طراحی و ساخت تقسیم‌کننده‌های توان کوچک با نسبت تقسیم توان دلخواه و خاصیت فیلتری با استفاده از ساختارهای موجبری مجتمع شده در زیرلایه‌ مبتنی بر ساختارهای چپگرد-راستگرد

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران

2 دانشجوی دکترای مهندسی برق، دانشگاه تحصیلات تکمیلی کرمان، کرمان، ایران

چکیده

در این مقاله سه تقسیم کننده توان با خاصیت فیلتری با استفاده از موجبر مجتمع شده در زیرلایه‌ی مبتنی بر ساختارهای چپگرد-راستگرد با نسبت تقسیم توان دلخواه ارائه شده است. به منظور کاهش ابعاد تقسیم کننده‌های توان پیشنهادی از موجبر مجتمع شده نیم مود در زیرلایه استفاده شده است که ابعاد کلی ساختارهای پیشنهادی50 درصد کاهش یافته است. علاوه بر این، برای ایجاد خاصیت فیلتری و کاهش بیشتر ابعاد تقسیم کننده‌های توان طراحی شده، از ساختارهای چپ‌گرد-راستگرد استفاده شده است. سلول‌های واحد مکمل حلقه‌های تشدیدی شکاف دار از مهمترین و پرکاربردترین ساختارهای چپ‌گرد-راستگرد هستند که در طراحی این سلول‌های واحد از تکنیک شکاف‌های پیچ و خم‌دار استفاده شده است که مکمل حلقه‌های تشدیدی شکاف‌ دار بهبود یافته نامیده شده‌اند. اساس کار تقسیم کننده‌های توان پیشنهادی بر پایه تکنیک مد میرا شونده بنا نهاده شده است. بر اساس این روش، زمانی که موجبر زیر فرکانس قطع خود کار می‌کند، ε ساختار منفی می‌شود بنابراین ثابت انتشار در فرکانس‌های زیر فرکانس قطع موجبر یک عدد موهومی خواهد شد که در این صورت از انتشار موج جلوگیری می‌شود. از اینرو به به این حالت مد میرا شونده یا مد محو شونده گفته می‌شود. از آنجایی که مکمل حلقه‌های تشدیدی شکاف‌دار بهبود یافته اساساً مانند یک دوقطبی الکتریکی عمل می‌کنند، بنابراین قادر خواهند بود در یک محدوه فرکانسی محدود ε منفی تولید نمایند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and Simulation of the Compact Power Dividers with Arbitrary Power Division Ratio and Filtering Response Using Substrate Integrated Waveguide Structure Based on Composite Right-Left Handed Structures

نویسندگان [English]

  • Mostafa Danaeian 1
  • Mohammad Mahdi Pezhman 1
  • Hamid Baniasadi 2
  • Morteza Aien 1
  • Mohammad Hossein Gholizadeh 1
1 Department of Electrical Engineering, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Graduate university of advanced technology, Kerman, Iran
چکیده [English]

In this paper, three miniaturized filtering power dividers (FPDs) with arbitrary power-dividing ratio using the half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW) based on the metamaterial concepts are proposed. The operational method of the presented structures is based on the theory of evanescent mode propagation. The meander technique has been employed to reduce the dimension of the conventional complementary split ring resonator (CSRR) unit-cell. In this technique, the meander slots are carved inside all of the interior space of the ring which is called modified complementary split-ring resonator (MCSRR). Accordingly, the length of the slot is increased which leads to an increase in the inductor and capacitor of the proposed structure without occupying the extra space. By means of the MCSRR unit cell, three miniaturized equal/unequal FPDs with power division ratios of 1:1, 1:4 and 1:8 are fabricated and tested. Additionally, to further size reduction of the proposed FPDs, the HMSIW platforms are used which, a nearly 50% reduction in the size can be achieved without changing the performance of the SIW structure. All of the proposed HMSIW FPDs are designed at 2.4 GHz which are suitable for WLAN applications. For demonstration of the applied procedures in the proposed HMSIW FPDs, the suggested equal/unequal HMSIW FPDs have been fabricated and measured. A reasonable agreement between simulated and measured results has been achieved. The entire size of the suggested equal/unequal HMSIW FPDs is about 0.07 λg × 0.07 λg.

کلیدواژه‌ها [English]

  • filtering power divider (FPD)
  • arbitrary power-dividing ratio
  • half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW)
  • modified complementary split-ring resonator (MCSRR)
  • and compact size