Résumé: Nous avons proposé un filtre passe-bande à microruban miniaturisé, comprenant quatre pliage résonateur d'impédance étagée. Par rapport à l'impédance homogène traditionnelle du résonateur et le résonateur d'impédance étagée, le résonateur de l'étape d'impédance plié pleine utilisation de sa zone occupée par le circuit permet d'économiser environ 50% de la taille du circuit. En raison de la présence d'accouplement adjacents et non adjacents Pendant ce temps, le filtre peut être constitué de trois groupes de différents chemins couplés en croix, pour produire trois zéros de transmission, de manière à renforcer efficacement la sélectivité et le rejet filtre à bande passante. La simulation et les résultats expérimentaux sont en bon accord avec l'échantillon de filtre, dont la vitesse de bande de transition rolloff de 100 dB / GHz, et la suppression de la bande d'arrêt mieux que 33 dBc à 11,5 GHz. Par rapport à certains des mêmes travaux, la taille relative du filtre est la réduction électrique de 23%, pour répondre à la demande de la miniaturisation du circuit à micro-ondes.
format de citation chinois: Raoxiao Hong, Ni flottant Gimhae Yan, etc. sur la base du voisin - petit couplage non adjacent filtre passe-bande à microruban Technologie électronique, 2018,44 (7): 11-14.
Anglais format de citation: Rao Xiaohong, Ni Piao, Jin Haiyan, et al. Filtre passe-bande à microruban miniaturisé basé sur le couplage adjacent non adjacents . App lication de la technique électronique, 2018,44 (7): 11-14.
0 introduction
Ces dernières années, avec le développement rapide des communications sans fil et la technologie de détection radar, une variété de systèmes RF demande pour la miniaturisation des filtre passe-bande électronique performance élevée plus urgente. Dans la ligne microruban, un guide d'ondes coplanaires, la structure guide d'onde du guide d'onde métallique, stripline et nouveau guide d'ondes intégré ou similaire, une ligne microruban en raison de sa structure simple, une excellente performance, et facile à mettre en uvre des caractéristiques les plus attrayantes de . Structure de guide d'ondes métallique ayant une structure non plane, ne sont pas faciles à intégrer avec d'autres circuits et des éléments et de guide d'ondes coplanaire microruban et stripline de structures complexes. Et, par rapport à d'autres structures de guides d'ondes, la ligne microruban est plus facile d'établir une structure de fines, le mécanisme d'accouplement est très complexe, la taille compacte du filtre passe-bande. En outre, la radio dessous de la fréquence de 10 GHz à micro-ondes et un faible niveau, le substrat métallique intégré guide d'onde et la ligne microruban le même format de taille physique de la fréquence de fonctionnement du guide d'onde, ne sont pas favorables aux systèmes à micro-ondes, en particulier l'intégration des systèmes et des applications d'emballage . Ainsi, l'étude présente la technologie microruban préfèrent miniaturisé filtre passe-bande à micro-ondes haute performance.
Dans la littérature antérieure, le résonateur d'impédance étagée , DGS et une autre structure électromagnétique, et un mécanisme de couplage électromagnétique de mélange , la topologie inter-couplée et d'autres types de conception, a été largement utilisé pour étudier une variété de haute sélectivité et un large filtre coupe-bande. résonateur d'impédance étagée, la ligne de transmission CRLH dimensions compactes isoélectriques de la structure, est souvent utilisé pour réduire la taille du filtre. Certaines structures améliorées, comme complémentaire en boucle ouverte intensifié résonateurs à impédance, etc. , a également été proposée et appliquée à la conception compacte du filtre. systèmes RF pour les besoins d'urgence pour le filtre passe-bande à haute performance miniaturisé, le papier plié décrit un résonateur à impédance étagée (pliées en escalier impédance Resonator, RESV) adjacent - la topologie de la phase de couplage non adjacent combiner , Sélectivité élevée et une grande caractéristiques de filtre miniaturisé de bande d'arrêt microruban.
L'analyse théorique d'un résonateur à impédance à gradins repliable
La littérature sur , résonateur microruban couramment utilisé peut être divisé en longueur d'onde complète, une longueur d'onde quart et une longueur d'onde de la moitié des trois types. La figure 1 montre une demi-longueur d'onde classique à partir de l'impédance du résonateur à une évolution uniforme de la demi-longueur d'onde intensifié résonateur d'impédance et une longueur d'onde de la moitié RESV. Tout d'abord, les parties intermédiaires et d'extrémité d'une impédance de demi-longueur d'onde uniforme du résonateur est ajustée à une largeur différente, pour obtenir une demi-longueur d'onde à gradins résonateur d'impédance. Sur cette base, la demi-longueur d'onde est intervenu résonateurs à impédance est pliée le long de sa ligne centrale transversale par rapport au centre, afin d'obtenir la structure RESV moitié de longueur d'onde.
La figure 2 montre une configuration schématique d'une moitié de longueur d'onde RESV. Dans lequel, Yin représente RESV d'une extrémité de l'impédance d'entrée regardant dans, ZH et ZL, respectivement, représentent un haut RESV interne, l'impédance de la section à basse impédance, H et L représentent haute RESV interne, la longueur électrique de la section à basse impédance. Ainsi, Yin peut être exprimée comme:
Prenez Yin = 0, on obtient la condition de résonance:
Lorsque la longueur électrique d'une longueur d'onde de la moitié d'une impédance uniforme connue des résonne de résonateur à n / 2. La formule (3) peut être vu, lorsque le rapport de l'impédance ZL / ZH < < 1, total peut être inférieur à / 2, de sorte que la longueur physique est inférieure à la longueur physique RESV impédance uniforme du résonateur, à savoir pour réaliser RESV taille réduite.
Ensuite, la demi-longueur d'onde est intervenu résonateur d'impédance dans l'étude comparative des figures. 1 et son circuit équivalent RESV demi longueur d'onde. fréquence de résonance fs intensifié condensateurs de résonateur à impédance, et inducteurs peuvent être représentés par un circuit parallèle:
Valeurs Ls et Li est principalement déterminée par la taille du résonateur à impédance étagée et le RESV. Etant donné que la même taille physique et résonateurs impédance étagée RESV donc Ls et Li différences faibles en valeur, peut être à peu près égale. D'autre part, par rapport au résonateur à impédance étagée, il y a une auto RESV interne fort effet couplage capacitif, de sorte que les différences les plus importantes entre Cs et Ci, il y a une différence résultant de la fréquence de résonance du résonateur et de l'impédance étagée du RESV. La simulation numérique qui suit examine de la même taille physique et de résonateurs à impédance étagées RESV caractéristiques de résonance intrinsèque.
La figure 3 montre la même taille synoptique résonateur à impédance intensifié demi-longueur d'onde intrinsèque et une demi-longueur d'onde RESV résultat vrai. D'après les résultats de la simulation, la fréquence de résonance intrinsèque est légèrement supérieure à l'impédance RESV intensifié résonateur fréquence de résonance intrinsèque, et RESV le facteur de qualité sans charge (qu-) en dessous du résonateur d'impédance étagée déchargé facteur de qualité. Par conséquent, l'introduction de la forme pliée de telle sorte que le RESV de fréquence de résonance intrinsèque légèrement réduite.
Ensuite, une vue schématique d'une structure de résonateur à impédance étagée et RESV figure compris, la zone de circuit RESV occupé par seulement environ la moitié de la superficie occupée par une impédance résonateur à gradins classique. Ceci est principalement dû à l'introduction de la forme pliée de telle sorte que la zone de circuit occupée RESV circuits d'utilisation planes entièrement utilisée est grandement améliorée.
Pour résumer, combiner Résultats des figures 1 et 4., De sorte que l'introduction de la forme pliée de la RESV de fréquence de résonance intrinsèque légèrement augmenté, tandis que la réduction de la taille du circuit est près de 50%. Ainsi, en général, FSIR sur la base des résonateurs à impédance étagés atteindre la réduction de la taille, et l'effet est remarquable.
2 FSIR quatrième ordre filtre passe-bande
Structure RESV sur la base représentée sur la figure 2 peut être réalisé un quatrième ordre RESV du filtre passe-bande. . La figure 4 (a) tel que représenté, le filtre comprend quatre RESV, conique entre deux 50 Q lignes microruban et les deux transitions. Selon la littérature spectacles de discussion qui, lorsque séquentiellement disposés étroitement quatre RESV, tandis que le couplage adjacent existe entre eux et couplage non adjacent, la topologie couplage du filtre ainsi obtenu. La figure 4 (b) est représenté, où S et l représentent la charge, R1 ~ R4 représentent résonateurs. Tout d'abord, le filtre entre la source et le chemin de charge de la présence d'un couplage adjacent S-R1-R2-R3-R4-L. En second lieu, il y a aussi le filtre 3 trajet de couplage non adjacent: S-R1-R3-R4-L, S-R1-R4-L et S-R1-R2-R4-L. Ces quatre combinaisons chacun de trajet de couplage, peuvent être construits en trois groupes indépendamment des chemins couplés en croix, générant ainsi trois transmission indépendante de zéro dans le filtre, et pour améliorer la caractéristique de sélectivité de la bande d'arrêt du filtre.
La conception de la fréquence centrale du filtre de 3,5 GHz, une bande passante relative de 16%, la perte de rendement de 20 dB. Trois zéros de transmission sont situés à 2,8 GHz, 4,5 GHz et 7 GHz, dans lequel les deux zéros de transmission de fréquence inférieure est principalement utilisé pour construire un filtre très sélectif, tandis que les zéros de transmission de fréquence plus élevée principalement pour la suppression de la deuxième harmonique vague. La méthode de couplage à base de matrice de la matrice de filtre initial obtenu est couplé :
Dans le filtre passe-bande de conception, il y a deux éléments essentiels: d'abord, le couplage mutuel entre les résonateurs interne, deux facteur de qualité externe (Qe). En fait, la formule (6) possède matrice de couplage complet donne les deux éléments clés. Dans le 4 (a) la structure du filtre représenté sur la Fig., Qui est à l'intérieur du coefficient de couplage est principalement déterminée par l'espacement entre la largeur et la longueur du résonateur. Est rétrécie ou plus, il provoquera la force d'accouplement entre coupleurs adjacents de renforcement, passer la bande passante augmente. D'autre part, par la formule Qe Qe = 2k / BW3dB calculé, correspondant à ce document RESV quatrième filtre d'ordre, Qe = 12,5. Et. La figure 4 (a), Qe principalement par l'effet du cône de transition entre l'orifice d'entrée / sortie du résonateur et la ligne microruban. Dans la conception actuelle, la nécessité d'une longueur de transition conique et une largeur striction réglé pour essayer d'optimiser les performances du filtre. Enfin, trois dimensions logiciel de simulation pleine onde électromagnétique simulation HFSS ANSYS et l'optimisation du filtre, la géométrie est optimisée: e1 = 0,2, e2 = 0,18, e3 = 0,2, e4 = 0,36, b1 = 11,2, b2 = 0,2 , b3 = 5,1, a1 = 0,2, a3 = 1,45, poids = 0,2, ll = 2, ws = 1,5, 2,0 ps = (unité: mm).
La figure 5 montre un papier filtre de quatrième ordre conçu centre de distribution RESV exploitation fréquence et le champ électrique au niveau des trois zéros de transmission. Dans lequel, (A) qui doit être observée à partir de la Fig. 5, à la fréquence centrale, de l'énergie électromagnétique entre dans le filtre à partir de la borne d'entrée, un résonateur stable dans le RESV 4, puis transféré à la sortie, ce phénomène entièrement vérifiée à la fréquence centrale caractéristiques. bandes passantes Dans la Fig. 5 (b) et 5 (c), l'énergie électromagnétique est introduit dans le filtre, à savoir, se désintègrent rapidement dans le second résonateur, ne peut pas se propager à la sortie finale, en conformité avec les caractéristiques de la transmission zéro. En outre, la différence de. La figure 5 (b) et 5 (c) l'énergie électromagnétique se trouve atténué, illustrent indirectement les différentes positions des deux représentants des zéros de transmission. Enfin,. La figure 5 (d), l'atténuation de l'énergie électromagnétique sont présents entre le second, trois, quatre RESV, expliquant comment la troisième pluralité de zéros est le résultat combiné de la trajectoire d'accouplement en coupe d'interaction.
3 Résultats et discussion
RESV filtre en utilisant la carte de circuit imprimé standard optimisation de traitement de la technologie. Usiner le substrat diélectrique utilisé est Rogers / Duriod 5880, une épaisseur de 0,508 mm, une constante diélectrique relative de 2,2, une perméabilité relative de 1 et une tangente de perte diélectrique de 0,0009. Recouvrement de la surface métallique du substrat diélectrique en cuivre, ayant une épaisseur de 0,035 mm. Après le traitement est terminé, un procédé de placage par voie humide utilisant un placage d'or sur la surface de cuivre, ayant une épaisseur de 2 um, afin de fournir une meilleure conductivité. La figure 6 montre le type d'image finie RESV quatrième filtre d'ordre, voir à partir des figures, la taille globale du filtre est de 20 mm x 11,2 mm, en fonction des dimensions physiques de la partie de noyau est de 12 mm x 11,2 mm, ce qui correspond au guide Bobo taille longue électrique 0.21g × 0.20g (dans laquelle Xg représente un guide à la fréquence centrale microruban Bobo Long).
La figure 7 montre les résultats des essais quatre filtre passe-bande d'ordre RESV. D'après la figure, la perte d'insertion minimum dans la bande passante est d'environ 1,6 dB, la perte de retour de bande passante meilleure que 15 dB, la bande passante relative de 15,60%. Notes, trouvé de bande passante que les résultats de la simulation vers le bas de certains des comprimés légèrement, principalement en raison du traitement d'erreur et la constante diélectrique du substrat diélectrique en raison de la gigue. En outre, sur la Fig. 7 peut également être trouvée dans la bande de transition supérieure et inférieure du filtre dans la plage de 500 MHz laminée rapidement à plus de 50 dB, à savoir, correspondant à roll-off débit de 100 dB / GHz. Pendant ce temps, dans un cas où le degré relatif d'inhibition de 33 dBc, de l'intervalle de bande d'arrêt du filtre jusqu'à 11,5 GHz, 3 harmoniques à seulement la fréquence de fonctionnement. Enfin, vu aussi de la figure 7, le filtre a trois zéros de transmission, fournit un appui solide pour la haute sélectivité et un large filtre coupe-bande.
Afin de démontrer plus intuitives quatre avantages RESV du filtre passe-bande d'ordre énoncés, la comparaison des performances Le Tableau 1 résume le filtre passe-bande d'ordre quatre RESV quelque type de travail. Le tableau 1 montre que par rapport à la littérature et de la littérature , les dimensions relatives du quatre passe-bande pour filtre électrique FSIR proposé le plus compact, et a la largeur de bande de rejet la plus équilibrée et la performance globale de la suppression.
4 Conclusion
Cet article propose un travail quadrifilaire miniature ordre de filtre passe-bande FSIR bande S. FSIR et l'application par couplage croisé, le filtre a une caractéristique de sélectivité élevée et compacte, et de réaliser une bonne inhibition de la 2e et 3e harmonique. Il est clair que le filtre passe-bande quatrième de commande FSIR proposée devrait être utilisé dans différents circuits d'ondes micro-ondes et millimétriques et des systèmes.
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Informations sur l'auteur:
Raoxiao Hong 1, flottant Ni 2, 3 Gimhae Yan, Tao Jaune 3, 3 Huangyong Mao
1. Sichuan-Chongqing Département du développement des produits logiciels, Chongqing 401121;
2. Chengdu Université de sciences de l'information et de la technologie, Chengdu 610059, Chine;
3. École de l'information et ingénierie de la communication, Université de science et technologie de la Chine, Chengdu 611731, Chine;
