РП01.468823.001 ПЗ 17-18.06.2014 final

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

наведена характеристика мікросмужкового фільтра з видаленою лінією додаткової зв'язку К14.

Рисунок 2.7 — Розрахункові АЧХ синтезованого LC-прототипу

(пунктир) фільтра і його мікросмужкової реалізації

2.3 Існуючі топологічні рішення смугових фільтрів Wi-Fi-діапазону

Розглянемо і порівняємо існуючі топології пасивних мікросмужкових фільтрів для Wi-Fi діапазону. При цьому звернемо увагу на такі параметри як коефіцієнт передачі хвилі S21 , матеріал та параметри основи. Також будемо враховувати конструктивну складність виготовлення таких пристроїв.

2.3.1 Чотирьохдіапазонний смуговий фільтр на трикутних східчастих

імпедансних резонаторах

чотирьохдіапазонний фільтр зі ступінчатими імпедансними резонаторами

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

трикутної форми (рис. 2.8) для телекомунікаційних задач бездротових технологій. Фільтр має тільки два ступінчатих імпедансних резонатори, які взаємно з'єднані один з одним. Якщо правильно налаштувати співвідношення імпедансу і довжини ступінчатих резонаторів імпедансу, то можна легко отримати АЧХ багатосмужкового фільтра. На основі подібних характеристик трикутної форми ступінчатих імпедансних резонаторів, чотирьохдіапазонний фільтр працює на таких центральних частотах (2,5 ГГц, 5,2 ГГц, 6,1 ГГц і 10

ГГц). Таким чином, смуговий фільтр може бути використаний для бездротових пристроїв, таких як Wi-MAX, Wi-Fi, RFID, радари. Цей смуговий фільтр використовує простий метод для розробки в чотирьох діапазонах з низькими внесеними втратами, має компактні розміри і широку смугу подавлення.

Загальний розмір схеми чотирьохдіапазонного фільтра 16.1 × 16.7 мм.

Рисунок 2.8 — Топологія чотирьохдіапазонний фільтр з трикутними ступінчатими імпедансними резонаторами

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

2.3.2 Трьохдіапазонний смуговий фільтр

В [11] розглянуто трьохдіапазонний фільтр на основі Т-подібних резонаторів. Вхідний опір Т-подібного резонатору має три резонансні частоти з двома нулями передачі для підвищення ізоляції смуги пропускання (рис 2.10). З

метою підтвердження запропонованого підходу фільтр з трьома полюсами і центрами частот в 0,75, 1,5 і 2,25 ГГц був розроблений і обчислений за допомогою електромагнітного Designer і HFSS від ANSYS.

Рисунок 2.10 — Топологія фільтра

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

Рисунок 2.11 — Результати повного аналізу S-параметрів тридіапазонного фільтра. Безперервна крива представляє собою сигнал передачі ( S21 ) і пунктирна крива представляє зворотні втрати

( S11 )

Матеріал основи — Rogers 4003C з діелектричною проникністю r 3,38

та товщиною h 0,4 мм.

2.3.3 U-подібні штирьові смугові фільтри

В [12] розглянуто різні структури смугових фільтрів НВЧ Баттерворта 3-

го та 5-го порядку, розроблені на основі мікросмужкових ліній. Для проектування мікросмужкових ліній смугових фільтрів та отримання результатів моделювання, були використані дуже ефективні та потужні програмні засоби Advanced Design System® і sonnet EM. Частотні характеристики коефіцієнта передачі прямої лінії S21 , коефіцієнту відбиття S11

порівнюються з фільтрами. Результати моделювання для всіх структур добре узгоджуються з очікуваними. Встановлено, що структура U-подібного фільтра

3-го порядку оптимальна для використання в якості смугових фільтрів НВЧ-

діапазону.

Такі фільтри широко використовуються для супутникового зв'язку,

пристроїв Wi-Fi, бездротових телефонів і метеорологічних радіолокаторів. За несприятливих погодних умов цей фільтр працює набагато краще у радіодіапазоні в порівнянні з (11,2 ГГц до 14,5 ГГц) НВЧ-діапазоном, яким користуються комунікаційні супутники.

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

Рисунок 2.12 — U-подібний смуговий фільтр Баттерворта 5-го порядку

Рисунок 2.13 — Макет U-подібного смугового фільтра Баттерворта

3-го порядку

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

U-подібний штирьовий фільтр (hairpin filter) 3-го порядку для двовимірного

синтезу у середовищі Genesis.

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

3 МОДЕЛЮВАННЯ СМУГОВОГО ФІЛЬТРА WI-FI-ДІАПАЗОНУ

3.1 Синтез топології смугового фільтра Wi-Fi діапазону

U-подібний смуговий фільтр Баттерворта 3-го порядку змодельовано у програмному засобі Genesis компанії Agilient technologies, дуже потужному інструменті для розробки пристроїв НВЧ діапазону.

Моделювання у середовищі Genesis починається зі створення проекта НВЧ фільтра(рис. 3.1) Wi-Fi_filter.

Рисунок 3.1 — Створюємо новий проект фільтра

Рисунок 3.2 — Обираємо тип, підтип і форму фільтра

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

Рисунок 3.3 — Введення параметрів фільтра

Рисунок 3.4 — Обираємо технологію мікросмужкових ліній та матеріал основи Rogers RTD6002 0,036 мм Rolled 0,762 мм.

Рисунок 3.5 — Параметри матеріалу Rogers RTD6002

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

Далі у дереві робочої області обираємо Wi-Fi_filter Design. Вводимо розміри мікросмужок, знаком питання позначаємо параметри для оптимізації(рис. 3.6).

Рисунок 3.6 — Введення розмірів мікросмужок

Оптимізація схеми. Для цього необхідно у дереві робочої області вибрати Wi-Fi_filter Goal. Оптимізуємо схему за параметрами S21 і S11

(рис.3.7).

Рисунок 3.7 — Задаємо граничні умови смуги пропускання

У вікні «переменные» вводимо мінімальні та максимальні розміри для оптимізації (рис. 3.7).

Підп. і дата

Інв.№ правн. Підп. і дата Взам. інв. № Інв.№

Рисунок 3.8 Задаємо граничні значення розмірів для оптимізації

Результати оптимізації. Отже, ми отримали змодельовану схему,

параметри якої нас влаштовують (рис. 3.9).

Рисунок 3.9 — S-параметри оптимізованої схеми