طراحی و ساخت فیلتر پایین‌گذر مایکرواستریپ با محدوده توقف عریض و انتخاب پذیری بالا

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق - واحد اراک - دانشگاه آزاد اسلامی

2 گروه مهندسی برق - دانشگاه سلمان فارسی - کازرون

چکیده

دراین مقاله به طراحی، شبیه‌سازی و ساخت یک فیلتر پایین‌گذر با استفاده از خطوط مایکرواستریپ و عملکرد مناسب پرداخته شده است. برای طراحی فیلتر، از قوانین طراحی فیلترهای چپی‌شف مرتبه پنجم استفاده شده است. برای بهبود عملکرد شاخص‌های فیلتر پایین‌گذر طراحی شده، از سلول‌های سرکوب‌گر شعاعی و استاب‌های باز استفاده شده است که باعث افزایش باند توقف و باند گذار باریک می‌شود. طرح فیلتر پیشنهادی پس از طراحی، با استفاده از نرم‌افزار ADS مورد شبیه‌سازی قرار گرفته و درنهایت بر روی زیرلایه Rogers-RO4003c با ضخامت 0.508 میلی‌متر (20 میل) و ثابت دی‌الکتریک 3.38 ساخته شده است. فرکانس قطع فیلتر پیشنهادی برابر 1/1 گیگاهرتز و پهنای باند توقف آن نزدیک به 28/5 گیگاهرتز می‌باشد. نرخ تغییر وضعیت فیلتر مناسب و برابر با 79 دسی‌بل بر گیگاهرتز می‌باشد. اندازه فیلتر پیشنهادی نسبتاً کوچک و ضریب شایستگی فیلتر بالا و برابر با 26663 می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی و نتایج مربوط به اندازه‌گیری نمونه ساخته شده باهم مطابق و رفتار نسبتاً یکسانی دارند. از فیلتر پیشنهادی به‌دلیل عملکرد مناسب می‌توان در سیستم‌های مخابراتی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and fabrication of a microstrip low-pass filter with wide stopband and high selectivity

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 low-pass filter with usage microstrip lines and suitable performance for operation in telecommunication systems is designed, simulated and fabricated. The design of the filter is based on the fifth order chebyshev filter design rules. In order to improve the performance of the low-pass filter parameters, radial suppressor cells and open stubs are used which increase the stopband and narrow transition band (sharp roll-off-rate). The proposed low-pass filter after designed, using simulated ADS software and finally fabricated on the Rogers-RO4003c substrate with a thickness of 0.508 mm (20 mil) and a dielectric constant of 3.38. The -3 dB cutoff frequency for the proposed filter is 1.1 GHz and bandwidth of the stopband is close to 28.5 GHz. The change rate for the filter is appropriate and equal to 79 dB/GHz. The size of filter is relatively small and figure of merit is 26663. The simulation results and the results of the measurement of the fabricated sample are consistent and fairly similar. The proposed filter can be used in telecommunication systems due to good performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Low-pass filter
  • wide stopband
  • narrow transition band
  • high figure of merit

مراجع

[1] J.-S. Hong and M. J. Lancaster. Microstrip filters for RF/microwave applications, Wiley, New York. 2001.
[2] G. Moloudian, M. Dousti and 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.
[3] Y. Jiang, B. Wei, Y. Heng, X. Guo, B. Cao and L. Jiang, “Compact superconducting lowpass filter with wide stopband,” Electonics Letters, vol. 53 no. 14, pp. 931–933, 2017.
[4] P. Zhang and M. Li, “A novel sharp roll-off microstrip lowpass filter with improved stopband and compact size using dual-plane structure,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 58, no. 5, pp. 1085-1088, 2016.
[5] A. Faraghi, M. Ojaroudi and N. Ghadimi, “Compact microstrip low-pass filter with sharp selection characteristics using triple novel defected structures for UWB applications,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 56, no. 4, pp. 1007-1010, 2014.
[6] M. Tamasi, D. Santanu and P. Susanta, “Design and validation of low-pass filter using microstrip stub and defected ground structure,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 55, no. 3, pp.571-573, 2013.
[7] X. Feng, Y. Zhang, G. Zhu, Y. Fan, W. T. Joines and Q. H. Liu, “Design of LPF using suspended substrate microstrip lines as high-Z sections for stopband extension,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 58, no. 5, pp. 1204-1207, 2016.
[8] A. Boutejdar, A. Omar and E. Burte, “High-performance wide stop band low-pass filter using a vertically coupled DGS-DMS-resonators and interdigital capacitor,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 56, no. 1, pp. 87-91, 2014.
[9] F-C. Chen, H-T. Hu, J-M. Qiu and Q-X. Chu, “High-Selectivity Low-Pass Filters With Ultrawide Stopband Based on Defected Ground Structures,” IEEE Trans. Compon. Pack. Manuf. Technol., Vol. 5, no. 9, pp.1313-1319, 2015.
[10] S. Liu, J. Xu and Z. Xu, “Compact lowpass filter with wide stopband using stepped impedance hairpin units,” Electonics Letters, vol. 51, no. 1 pp. 67–69, 2015.
[11] Q. Li, Y. Zhang and Y. Fan, “Compact ultra-wide stopband low pass filter using multimode resonators,” Electonics Letters, vol. 51, no. 14 pp. 1084–1085, 2015.
[12] S-W. Lan, M-H. Weng, S-J. Chang and C-Y. Hung, “A compact low-pass filter with ultrabroad stopband characteristics,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 57, no. 12, pp. 2800-2803, 2015.
[13] X. Chen, L. Zhang, Y. Peng, Y. Leng, H. Lu and Z. Zheng, “Compact lowpass filter with wide stopband bandwidth,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 57, no. 2, pp. 367-371, 2015.
[14] C-J. Chen, C-H. Sung and Y-D. Su, “A Multi-Stub Lowpass Filter,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 25, no. 8, pp. 532-534, 2015.
[15] M. Hayati, S. Roshani, S. Roshani and F. Shama, “A novel miniaturized Wilkinson power divider with n th harmonic suppression,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 27, no. 6, pp.726–735, 2013.
[16] H.L. Cao , W.B. Ying , H. Li, and S.Z. Yang, “Compact lowpass filter with ultra-wide stopband rejection using meandered-slot dumbbell Resonator,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 26, Nos. 17–18, pp. 2203–2210, 2012.
[17] H. Cao, W. Ying, H. Li and S. Yang, ‘Compact lowpass filter with wide stopband using novel windmill resonator,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol.26, no.17-18, pp. 2234-2241, 2012.
[18] Y. He, X. Wu and C-j. Liu, “Novel miniaturized low-pass filters from artificial transmission line structures,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 28, no. 10, pp. 1269-1274, 2014.
[19] C-J. Chen, “Design of Artificial Transmission Line and Low-Pass Filter Based on Aperiodic Stubs on a Microstrip Line,” IEEE Trans. Compon. Pack. Manuf. Technol., vol.4, no.5, pp. 922-928, 2014.
[20] A. K. Tiwary and N. Gupta, “Performance of Microstrip Low-Pass Filter on Electromagnetic Band Gap Ground Plane,” IETE Journal of Research, vol. 56, no. 5, pp. 230-234, 2010.
[21] M. Hayati , F. Shama and H. Abbasi,  “Compact microstrip lowpass filter with wide stopband and sharp roll-off using tapered resonator,” International Journal of Electronics, vol. 100, no. 12, pp. 1751-1759, 2013.
[22] G. Moloudian, M. Dousti and 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.
[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 and M. Dousti, “Design and fabrication of a compact microstrip lowpass-bandpass diplexer with high isolation for telecommunication applications,” Int. J. of RF and Microw. Computer-aided Eng., vol. 28, no. 5, pp. e21248, 2018.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار