طراحی و ساخت فیلتر میان‌گذر مایکرواستریپ دو باند با استفاده از رزوناتور پچ مربعی دو مُدی و شکاف‌های دایروی شکل

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق - واحد اراک - دانشگاه آزاد اسلامی - اراک

2 گروه مهندسی برق - دانشگاه سلمان فارسی کازرون - فارس

چکیده

در این مقاله، به طراحی و ساخت یک فیلتر میان‌گذر با عملکرد مناسب برای استفاده در کاربردهای مخابرات بی‌سیم پرداخته شده است. برای طراحی فیلتر پیشنهادی، ابعاد رزوناتور پچ مربعی دو مُدی به‌اندازه ربع طول موج درنظر گرفته شده است. برای عملکرد بهتر فیلتر پیشنهادی از اختلالات دایروی (شکاف‌های دایروی) شکل استفاده شده است. فیلتر دو کاناله پیشنهادی بر روی زیرلایه FR4 طراحی و ساخته شده است. فرکانس مرکزی فیلتر پیشنهادی برای کانال اول برابر 35/2 گیگاهرتز و برای کانال دوم 3.375 گیگاهرتز با پهنای باند نسبی 12.75و 10.3 درصد  است. میزان تلفات عبوری برای باند عبور اول برابر0.8 دسی‌بل و برای باند عبور دوم 1.45 دسی‌بل است. اندازه فیلتر پیشنهادی کوچک و برابر  با 20 ×20 میلی‌متر مربع می‌باشد. تأخیر گروه فیلتر پیشنهادی برای باندهای عبور اول و دوم تقریباً ثابت است که این امر نشان دهنده این است که فاز تلفات عبوری در باند عبور خطی است. فیلتر پیشنهادی، پس از طراحی و شبیه‌سازی، بر روی زیرلایه موردنظر ساخته شده و در نهایت مورد تست و اندازه‌گیری قرار گرفته است.  نتایج شبیه‌سازی با نتایج اندازه‌گیری شده دارای تطابق بسیار خوبی می‌باشد. از فیلتر پیشنهادی می‌توان در ارتباطات بی‌سیم و مخابرات مایکروویو مدرن استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and fabrication of a dual-band band-pass filter using dual-mode square patch resonator and ring-shaped slot

نویسندگان [English]

  • G. Moloudian 1
  • S. Bahrami 2
  • H. Ghouhestani 2
1 Department of Electrical Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Salman Farsi University of Kazerun, Kazerun, Iran
چکیده [English]

In this paper, a band-pass filter with suitable performance for wireless telecommunication applications is designed and fabricated. For designing the proposed filter, the dimensions of dual-mode square patch resonator are chosen to be within a quarter of the wavelength. Circular perturbations (circular slots) are used for better performance of the proposed filter. A dual channel filter is designed and fabricated on an FR4 substrate. The center frequency of the proposed filter for the first channel is equal to 2.35 GHz and for the second channel is equal to 3.375 GHz; the 3-dB fractional bandwidths (FBWs) of 12.75 and 10.3 %, respectively. The measured insertion losses are 0.8 and 1.45 dB, respectively. The proposed filter has a small size of 20 mm×  20mm. The group delay of the proposed filter for the first and second pass bands is almost constant, which indicates phase of the insertion loss in the pass bands is linear. The proposed filter is fabricated and tested. The results of simulation are fairly consistent with that of the measurement. The proposed filter can be used in wireless communications and modern microwave telecommunication.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Band-pass filter
  • microstrip
  • dual-mode patch square
  • circular slot

مراجع

[1] H. LU, W. WU, J. HUANG, X. ZHANG, N. YUAN, “Compact Dual-mode Microstrip Bandpass Filter Based on Greek-cross Fractal Resonator” , Radioengineering, vol. 26, no. 1, pp. 275-284, 2017.
[2] M. Zhou, C-m. Tong, S-h. Fu, Li-n. Wu, “Design of dual-mode bandpass filter using SRR structure”, Microwave Opt Technol Lett, Vol. 52, No. 10, pp. 2372-2375, 2010.
[3] S-H. Fu, C-M. Tong, X-M. Li, M. Zhou, “A novel CSRR-based defected ground structure with dual-bandgap characteristics”, Microwave Opt Technol Lett, Vol. 53, No. 8, pp. 1703-1706, 2011.
[4] X. Shi, Y. Liu, Q. He, L. Gu, H. Z. F. Liu, K. Liu, “Novel dual-mode circular patch bandpass filter using CSRR slot-type perturbation”, Microwave Opt Technol Lett, Vol. 55, No. 3, pp. 666-670, 2013.
[5] S. Sun, W. Menzel, “Novel Dual-Mode Balun Bandpass Filters Using Single Cross-Slotted Patch Resonator”, IEEE Microwave and Wireless Component Letters, VOL. 21, NO. 8, pp. 415-417, 2011.
[6] J. Ni, I. Vendik, D. Kholodnyak, J. Hong, A Compact Bandpass Filter Based on Right- and Left-Handed Transmission Line Sections”, IEEE Microwave and Wireless Component Letters, VOL. 23, NO. 6, pp. 279-281, 2013.
[7] X. Cao, Z. Tang, F. Wang, Y. Wu, W. Yao, B. Zhang, Y. Wang, “A novel tri-band band-pass filter using combined simplified CRLH and right-handed SIRs”, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 27, No. 8, pp. 999–1007, 2013.
[8] C. Li, C. Tong, L. Qi, X. Zou, M. Ji, “Multimode Resonator Based on Composite Right-/Left-Handed Transmission Line for UWB Bandpass Filter Application”, International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, Vol. 25, No. 9, pp. 815-824, 2015.
[9] L.-P. Zhao, C.-H. Liang, G. Li, X.-W. Dai, “Novel Design of Dual-Mode Bandpass Filter with Triangular Structure”, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 22, 923–932, 2008.
[10] M. Babajanzadeh, and M. Dousti, “Design of a Compact Dual-Mode Dual-Band Bandpass Filter Using Stacked-Loop Resonators Structure”, Journal of Circuits, Systems, and Computers, Vol. 26, No. 10, pp. 1750163 (1-10), 2017.
[11] X.-W. Dai, C.-H. Liang, G. Li, Z.-X. Chen, “Novel Dual-Mode Dual-Band Bandpass Filter Using Microstrip Meander-Loop Resonators”, J. of Electromagn. Waves and Appl., Vol. 22, 573–580, 2008.
[12] S. Jahani Maleki, M. Dousti, “A compact dual-band bandpass filter using microstrip meander loop and square loop resonators”, IEICE Electronics Express, Vol. 9, No. 16, pp. 1342-1348, 2012.
[13] J. Mo, X. Liu, H. Yang, S. Liu, “High-selectivity microstrip bandpass filters usingstub-loaded resonators” Optik, vol. 126, no. 21, pp. 2844-2847, 2015.
[14] G. Karimia, F. K. Hamedani, “Coupled-lines narrow-band band pass filterwith ultra wide upper stopband”, Optik, vol. 127, pp.3795–3797, 2016.
[15] H. H. Ta, A-V. Pham, “Dual Band Band-Pass Filter with Wide Stopband on Multilayer Organic Substrate”, IEEE Microwave and Wireless Component Letters, VOL. 23, NO. 4, pp. 193-195, 2013.
[16] N. Sekiya, “ Design of compact HTS dual-band bandpass filters using dual-function feeding structure with wide stop-band response”, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 27, no. 1, pp. 1-5, 2017.
[17] S. Yang, L. Lin, J. Chen, K. Deng, C-H. Liang, “Design of compact dual-band bandpass filter using dual-mode stepped-impedance stub resonators”, IET Electronics Letters, Vol. 50, No. 8 pp. 611–613, 2014.
[18] Chih-Jung Chen, “Design of Parallel-Coupled Dual-Mode Resonator Bandpass Filters”, IEEE Trans. on Compon. Pack. and Manufact. Tech., vol. 10, no. 6, pp. 1542-1548, 2016.
[19] W. Ieu, D. Zhang, D. Zhou, “High-selectivity dual-mode dual-band microstrip bandpass filter with multitransmission zeros”, IET Electronics Letters, Vol. 53 No. 7 pp. 482–484, 2017.
[20] J-X. Chen, J. Li, Y. Zhan, W. Qin, J. Shi, Z-H. Bao, “Design of Balanced and Balun Filters Using Dual-Mode Cross-Shaped Dielectric Resonators”, IEEE Trans. on Microw. Theory and Tech., vol. 65, no. 4, pp. 1226 – 1234, 2017.
[21] Jia-Sheng Hong, M. J. Lancaster, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications. John Wiley & Sons, 2001.
[22] G. Moloudian, M. Dousti, A. Ebrahimi, “Design and fabrication of a tunable microstrip lowpass-bandpass diplexer for telecommunication applications,” Microwave Opt. Technol. Lett., vol. 60, no. 3, pp. 754-759, 2018.
[23] ایمان مجیدی، حسین همتی و سیدحسن صدیق، «طراحی آنتن چهارتایی شکافی فشرده با قطبش دایروی برای به کارگیری در گیرنده GPS» ، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46 ، شماره4، صفحه 299-306، 1395.
[24] داود بصائری، سیدمحمدجواد رضوی و سیدحسین محسنی ارمکی «تحلیل اثرات صفحه زمین دایروی محدود در آنتن‌های تک قطبی سیمی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 1، صفحه 21-28، 1396.
[25] G. Moloudian, M. Dousti, A. Ebrahimi, “Design and Fabrication of a Compact Microstrip Low-Pass Filter with Ultra-Wide Stopband and Sharp Roll-off-Rate,” J. Electromagn. Waves Appl., vol. 32, no. 6, pp. 713-725, 2018

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار