Çift modlu mikroşerit bant geçiren filtre tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, çift modlu mikroşerit rezonatörün fiziksel parametrelerindeki değişiminin frekans cevabına etkileri ve bu rezonatörler kullanılarak tasarlanan minyatür çift modlu bant geçiren filtre yapısının teorik modeli üzerinde durulmaktadır. Tasarlanan yapı, kare halka rezonatörün köşelerine bağlanan açık devre sonlandırmalı iletim hatları (yan hatlar) sayesinde minyatür bir yapı özelliğine sahip olup, bu iletim hatları arasındaki boşlukların kaydırılmasıyla pertürbasyon etkisi oluşturulmasına imkan sağlanmaktadır. Bu nedenle, ekstra bir pertürbasyon elemanı kullanılmasına gerek kalmadan, dejenere modların uyarımı bu pertürbasyon aralığı sayesinde sağlanmakta ve böylece, sabit merkez frekansında geçme bandı elde edilebilmektedir. Ayrıca, pertürbasyon aralığının pozisyonu frekans cevabının eliptik veya lineer fazlı olarak ayarlanabilmesine de izin vermektedir. Daha sonra, filtreye ait çift-tek mod empedans formülleri türetilerek frekans cevabı teorik olarak da elde edilmektedir. Rezonatördeki mod uyarımı, frekans cevabının eliptik veya lineer fazlı olması teorik modelde ayrı ayrı incelenmektedir. Bu çalışmada ortaya koyulan bir diğer teorik model de çift bantlı filtreler için kuplaj matrisi sentez yöntemidir. Son olarak, yan hatların içten ve dıştan bağlanma durumları göz önünde bulundurularak rezonatörlerin iç içe yerleştirilmesi suretiyle çift modlu çift bantlı bant geçiren filtre tasarımı gerçeklenmektedir. Tasarlanan çift bantlı filtrenin teorik modeli, kuplaj matrisi sentezlenerek sunulmaktadır. Dört adet çift modlu tek bantlı ve dört adet de çift modlu çift bantlı mikroşerit bant geçiren filtre imal edilmiştir. Tüm filtrelerin simülasyon, teorik ve ölçüm sonuçları ortaya koyulmaktadır.

In this work, we focused on the effects of some physical parameters of dual-mode microstrip resonator to the frequency response and theoretical model of a miniature dual-mode bandpass filter structure designed by using these resonators. Designed resonator has a miniature configuration by means of open-circuited stubs placed at the corner points of the square loop resonator and movement of the gaps between the open ends of the stubs allows for creating perturbation effect. So, without using an extra perturbation element, excitation of degenerated modes is achieved by means of these perturbation gaps and a passband with fixed center frequency and bandwidth can be obtained. Besides, location of perturbation gaps allows for tuning the frequency response as elliptical or linear phase. Then, by deriving even-odd mode impedance formulas of the filter, frequency response has also been obtained with a theoretical analysis. Mode excitation and frequency responses with elliptical and linear phases have been investigated separately in theoretical model. Another theoretical model presented in this study is coupling matrix synthesis method for dual-band bandpass filters. Finally, by considering the situations of open-circuited stubs as connected from inside or outside corners of dual-mode resonators, placing the resonators one within the other, dual-mode dual-band bandpass filter design is implemented. Theoretical model of the designed dual-band filter is presented by synthesizing the coupling matrix. Four dual-mode single-band and four dual-mode dual-band microstrip bandpass filters are fabricated. Simulation, theoretical and measured results of all filters are presented in a good agreement.