نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی برق ، دانشگاه فنی و حرفه ای استان تهران- ایران.

2 استادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران.

چکیده

این مقاله بر طراحی فیلتر‌‌های مایکروویو با پاسخ فرکانسی نامتقارن با یک صفر انتقال در فرکانس‌های پایین یا بالای باند عبور متمرکز است که از نظر اندازه فیزیکی کوچک‌سازی شده‌اند تا الزامات حجمی و جرمی مأموریت‌های فضایی را برآورده سازند. فشرده‌سازی فیلتر ارایه شده در این مقاله با استفاده از حفره‌‌‌های تشدید استوانه‌ای دو مودی به دست آمده است. به علاوه، نشان داده خواهد شد که با وجود این که طراحی فیلترها به خصوص فیلترهایی با یک صفر انتقال در پایین باند عبور با استفاده از حفره‌‌‌های تشدید با سطح مقطع مستطیلی کاملاً چالش برانگیز است، فیلتر‌‌های با کارایی بالا با صفر‌‌های انتقال در پایین یا بالای باند عبور می‌توانند به راحتی با استفاده از حفره‌‌های استوانه‌ای دو مودی پیاده‌سازی شوند. همچنین، تغییر موقعیت صفر انتقال از پایین به بالای باند عبور با حداقل تغییرات در تنظیمات و ابعاد فیزیکی فیلتر قابل انجام است. بنابراین، در صورت نیاز به تغییر فرکانس سیگنال تداخل کننده از فرکانسی در بالای باند عبور به پایین باند عبور یا بالعکس نیازی به ساخت مجدد فیلتر نمی‌باشد و فقط با چرخش روزنه‌های تزویج و حفره‌های تشدید و با استفاده از پیچ‌‌‌های تنظیم می‌توان این تغییر موقعیت صفر انتقال را انجام داد. برای نشان دادن روش طراحی، دو فیلتر با پهنای باند باریک 30 مگاهرتز در فرکانس مرکزی 12 گیگاهرتز-یکی با صفر انتقال در بالای باند عبور در فرکانس 12.040 گیگاهرتز و یکی با صفر انتقال در پایین باند عبور در فرکانس 11.960 گیگاهرتز- با تلفات بازگشتی بهتر از 20 دسی بل در باند عبور و تلفات انتقال بهتر از 60 دسی بل در صفر انتقال طراحی شده و عملکرد فیلترهای طراحی شده با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی الکترومغناطیسی تمام موج ارزیابی و با مقادیر تئوری مقایسه شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی به خوبی با نتایج تئوری و الزامات فیلترها مطابقت دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design of Compact Filters with Asymmetrical Response Based on Dual-mode Resonators for Satellite Communications

نویسندگان [English]

  • Zahra Shaterian 1
  • Ali Karami Horestani 2

1 Assistant Professor. Department of Electrical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.

2 Assistant Professor. Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran.

چکیده [English]

This research is focused on the design of microwave filters with asymmetric frequency response with a single transmission zero below or above the passband. The procedure to design such filters in dual-mode cylindrical cavities is presented. It is shown that while realizing filters, especially with a transmission zero below the passband is quite challenging, high-performance filters with transmission zeros either below or above the passband can be easily implemented in dual-mode cylindrical cavity filters. Furthermore, it has been demonstrated that changing the position of the transmission zero from below to above the passband may be conducted with minimum changes in the configuration and physical dimensions of the filter, thus can be performed only by rotating the irises and cavities and using tuning screws, thus bypassing the need for re-manufacturing the filter. To demonstrate the design procedure, two filters are designed and simulated using full-wave electromagnetic software. The simulation results very well match the prescribed specifications of the filters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asymmetrical Bandpass Filter
  • Cylindrical Waveguide Technology
  • Dual-mode Filter
[1]  V. E. Boria and B. Gimeno, "Waveguide filters for satellites," IEEE Microwave Magazine, vol. 8, pp. 60-70, 2007.
[2]  I. C. Hunter, L. Billonet, B. Jarry, and P. Guillon, "Microwave filters-applications and technology," IEEE Transactions on microwave theory and techniques, vol. 50, pp. 794-805, 2002.
[3]  P. Jarry and J. Beneat, Advanced design techniques and realizations of microwave and RF filters: John Wiley & Sons, 2008.
[4]  X.-P. Chen and K. Wu, "Substrate integrated waveguide cross-coupled filter with negative coupling structure," IEEE transactions on microwave theory and techniques, vol. 56, pp. 142-149, 2008.
[5]  S. Amari, "Synthesis of cross-coupled resonator filters using an analytical gradient-based optimization technique," IEEE transactions on microwave theory and techniques, vol. 48, pp. 1559-1564, 2000.
[6]  R. J. Cameron, C. M. Kudsia, and R. R. Mansour, Microwave filters for communication systems: fundamentals, design, and applications: John Wiley & Sons, 2018.
[7]  R. J. Cameron, "General coupling matrix synthesis methods for Chebyshev filtering functions," IEEE transactions on microwave theory and techniques, vol. 47, pp. 433-442, 1999.
[8]  R. J. Cameron, J.-C. Faugère, and F. Seyfert, "Coupling matrix synthesis for a new class of microwave filter configuration," in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2005., 2005, pp. 119-122.
[9]  R. J. Cameron, "Advanced filter synthesis," IEEE Microwave magazine, vol. 12, pp. 42-61, 2011.
[10] J. B. Thomas, "Cross-coupling in coaxial cavity filters-a tutorial overview," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 51, pp. 1368-1376, 2003.
[11] R. J. Cameron, "Advanced coupling matrix synthesis techniques for microwave filters," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 51, pp. 1-10, 2003.
[12] D. Miek, P. Boe, F. Kamrath, and M. Höft, "Techniques for the generation of multiple additional transmission zeros in H-plane waveguide filters," International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol. 12, pp. 723-732, 2020.
[13] S. Bastioli, C. Tomassoni, and R. Sorrentino, "A new class of waveguide dual-mode filters using TM and nonresonating modes," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 58, pp. 3909-3917, 2010.
[14]  C. Tomassoni, S. Bastioli, and R. Sorrentino, "Generalized TM dual-mode cavity filters," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 59, pp. 3338-3346, 2011.