فیلتر فراپهن باند با استفاده از روش امپدانس پله ای با بهبود افت خارج باند

نوع مقاله : مقاله برق

نویسندگان

1 Semnan University

2 عضو هیئت علمی دانشکده برق و کامپیوتر، گروه آموزشی مخابرات، دانشیار دانشگاه سمنان

چکیده

در این مقاله فیلتر میانگذر فراپهن باند، با استفاده از امپدانس پله‌ای طراحی شده است. برای طراحی، یک ساختار با امپدانس پله‌ای پیشنهاد شده و سپس تعدادی از آنها با هم سری شده است. در طراحی اولیه تنها یک استاب اتصال کوتاه به‌کار گرفته شده و سپس با توجه به نتایج پاسخ فرکانسی، تعدادی از آنها با هم ترکیب می‌شوند. ابعاد فیلتر پیشنهادی mm2 16×16 می‌باشد. طراحی بر روی زیرلایه‌ای با ثابت دی‌الکتریک 38/3 و ضخامت 32 میل با تانژانت تلفات 0026/0 صورت گرفته است. نتایج شبیه‌سازی عددی بیانگر باند عبور 35/3 تا 81/22 گیگاهرتز برای فیلتر پیشنهادی معادل پهنای باند کسری %7/148 است که در مقایسه با نتایج تحقیقات سال‌های اخیر قابل قبول می‌باشد. همچنین ریپل داخل باند عبور آن کمتر از 1 دسیبل و افت عبوری در خارج باند عبور تا فرکانس 40 گیگاهرتز بیش از 25 دسیبل می‌باشد. نتایج اندازه‌گیری نمونه ساخته شده از تطابق قابل قبولی با نتایج طراحی نرم افزار عددی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The UWB filter with using stepped-impedance method and improving out of band rejection

نویسندگان [English]

  • moein navaei 1
  • pejman Rezaei 2
1 Semnan University
2 faculty member of the Department of Electrical and Computer Engineering, Semnan University, Semnan
چکیده [English]

In this paper, an ultra-wideband (UWB) bandpass filter is designed by using the stepped impedance method. A stepped impedance structure with low order is proposed, then some of them are used in series. First only one short circuit stub is used then some of them are combined according to frequency response. The result of simulation depicts that the passband is 3.356 to 22.81 GHz, it means bandwidth is over than 19 GHz, therefore the fractional bandwidth is 148.7%, which it is good compared to papers of recent years. Ripple is less than 1dB in band. The insertion loss is over than 25 dB in out of band. The presented filter size is 16×16 mm2 that it is compact. The designed filter is fabricated on RO4003 substrate with 3.38 dielectric constant, 32 mil thickness, and 0.0026 loss tangent. The simulation is performed with numerical software and they confirm each other's results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • UWB filter
  • stepped impedance
  • out of band rejection
  • fractional bandwidth
  • series filters

مراجع

 
[1] X. Luo, J.-G. Ma, K.S. Yeo and E.-P. Li, "Compact ultra-wideband (UWB) bandpass filter with ultra-narrow dual- and quad-notched bands", IEEE Trans. Microw. Theory Techniques, Vol. 59, No. 6, 2011, pp. 1509-1519.
]2[ زهرا موسوی راضی، پژمان رضایی و نیلوفر بهادری، «آنتن میکرواستریپ جهت‌دار با استفاده از رولایه سطوح انتخابگر فرکانسی در محفظه تشدید فبری پرو»، مجله مدل‌سازی در مهندسی، سال سیزدهم، شماره 42، پاییز 1394، صفحه 17-25.
[3] P. Sarkar, R. Ghatak, M. Pal and D.R. Poddar, "Compact UWB bandpass filter with dual notch bands using open circuited stubs", IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett., Vol. 22, No. 9, 2012, pp. 453-455.
[4] L. Yang, L. Zhu, W.-W. Choi, K.-W. Tam, R. Zhang and J. Wang, "Wideband microstrip-to-microstrip vertical transition with high filtering selectivity using open-circuited slotline SIR", IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett., Vol. 27, No. 4, 2017, pp. 329-331.
[5] A. Taibi, M. Trabelsi, A. Slimane, M. T. Belaroussi and J.-P. Raskin, "A novel design method for compact UWB bandpass filters", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 25, No. 1, 2015, pp. 4-6.
[6] J. Lu, J. Wang and Hui Gu, "Design of compact balanced ultra-wideband bandpass filter with half mode dumbbell DGS", Electronics Letters, Vol. 52, No. 9, 2016, pp. 731–732.
[7] F. Huang, J. Wang, J. Li and W. Wu, "Compact microstrip wideband bandpass filter with high selectivity", Electronics Letters, Vol. 52, No. 8, 2016, pp. 626–628.
]8[ محبوبه خواجوی، نفیسه خواجوی و فرخ حجت کاشانی، «طراحی فیلتر مایکرواستریپ میان‌گذر دوبانده با ایزوله مناسب بین دو باند عبور»، مجله رادار، سال چهارم، شماره 4، زمستان 1395، صفحه 11-16.
[9] M. Kheir, T. Kröger and M. Höft, "A new class of highly-miniaturized reconfigurable UWB filters for multi-band multi-standard transceiver architectures", IEEE Access, Vol. 5, 2017, pp. 1714-1723.
[10] W. Tang, S. Yang, X. Wang, C. Wang and Y.L. Chow, “A novel UWB bandpass filter using highpass and lowpass filters,” 4th International High Speed Intelligent Communication Forum, China, 2012, pp. 1-2.
]11[ معین نوایی، امیر حبیبی درونکلا، یعقوب قانع قره‌باغ، «طراحی و ساخت فیلتر میان‌گذر پهن باند با روش سری کردن فیلترها و بهبود افت خارج باند»، مجله رادار، سال چهارم، شماره 2، تابستان 1395، صفحه 31-36.
[12] A. Munir, I. Pradibta and M.R. Effendi, “Microstrip-based ultra-wideband composite BPF with short-circuited stubs”, IEEE 10th International Conference on Power, Energy and Electrical Engineering, Thailand, 2013, pp. 1– 3.
[13] A. Taibi, M. Trabelsi, A. Slimane, A.A. Saadi and M.T. Belaroussi, "Efficient UWB low noise amplifier with high out of band interference cancellation", IET Microwaves Antennas and Propagation, Vol. 11, No. 1, 2017, pp. 98–105.
[14] Sh. Khani, S.V.A.-D. Makki, S.M.H. Mousavi, M. Danaie and P. Rezaei, "Adjustable compact dual-band microstrip bandpass filter using T-shaped resonators", Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 59, No. 12, 2017, pp. 2970-2975.
[15] B. Mohammadi, A. Valizade, J. Nourinia and P. Rezaei, "Design of a compact dual-band-notch ultra-wideband bandpass filter based on wave cancellation method", IET Microwaves Antennas and Propagation, Vol. 9, No. 1, 2014, pp. 1-9.
[16] B. Mohammadi, A. Valizade, P. Rezaei and J. Nourinia, “New design of compact dual band-notch ultra-wideband bandpass filter based on coupled wave canceller inverted T-shaped stubs”, IET Microwaves Antennas and Propagation , Vol. 9, No. 1, 2015, pp. 64-72.
[17] G.L. Mathaei, L. Young, E.M.T. Jones, Microwave filters impedance-matching networks, and coupling structrs, Artech House Books, 1980.
[18] X. Xia, Xu Cheng, F. Chen and X. Deng, "Compact UWB bandpass filter with sharp roll-off using APCL structure", Electronics Letters, Vol. 54, No. 13, 2019, pp. 837-839.
[19] J. Huayong, R.R. Mansour, “Millimeter-wave ultra wideband multilayer superconducting filter”, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 29, No. 5, 2019, pp. 1501205,
[20] D.M. Pozar, Microwave Engineering, 4th Ed., John Wiley & Sons, 2012.
[21] J.-S. Hong, M.J. Lancaster, Microstrip filters for RF/microwave applications, John Wiley & Sons, INC, 2001.
 
مدل سازی در مهندسی
دوره 18، شماره 61
تیر 1399
صفحه 13-19

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 15 شهریور 1397
  • تاریخ بازنگری: 21 دی 1398
  • تاریخ پذیرش: 25 دی 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار