Проект и анализ полосового фильтра линии микрополосковой линии шпильки

В этом примере показано, как проектировать и анализировать Шпильку, просачиваются RF PCB Toolbox™.

Большинство приложений беспроводной связи требует высокого качества, низкой стоимости, и компактного размерного RF или микроволновых фильтров. Плоские фильтры могут использоваться, чтобы выполнить эту цель. Среди плоских фильтров фильтры шпильки доступны в уменьшаемом размере, как сравнено, чтобы быть параллельными связанным структурам линии. Эти фильтры шпильки могут концептуально быть получены путем сворачивания резонаторов связанных с параллелью фильтров резонатора полудлины волны. Фильтры Шпильки широко используются в качестве полосовых фильтров в передатчиках и приемниках на различных частотах.

Создание переменных

N = 3;
Ripple = 0.1;
BandWidth = 20;
Z0 = 50;
f = linspace(1.5e9,2.5e9,51);
EpsilonR = 6.15;
Height = 1.27e-3;

Фильтр шпильки коснувшегося входа

Используйте filterHairpin объект создать фильтр шпильки и визуализировать его.

filter = filterHairpin;
figure;
show(filter);
view(-37,30);

Figure contains an axes object. The axes object with title filterHairpin element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Teflon.

Используйте design функционируйте, чтобы спроектировать 3-й фильтр шпильки порядка с RippleFactor из и 20%-й дробной полосы пропускания на 0,1 дБ и визуализируют его.

filter.FilterOrder = N;
filter.Height = Height;
filter.Substrate.EpsilonR = EpsilonR;
filter = design(filter,2e9,'FBW',BandWidth,'RippleFactor',Ripple);
figure;
show(filter);
view(-37,35);

Figure contains an axes object. The axes object with title filterHairpin element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Teflon.

Используйте sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры для шпильки фильтрует и построить ее с помощью rfplot функция.

spar = sparameters(filter,f);
figure;
rfplot(spar);

Figure contains an axes object. The axes object contains 4 objects of type line. These objects represent dB(S_{11}), dB(S_{21}), dB(S_{12}), dB(S_{22}).

Результат показывает, что фильтр резонирует близко к частоте проекта 2 ГГц. Функция проекта использует аналитические уравнения, и интервал между резонаторами обычно вычисляется с помощью практического подхода. Следовательно функция проекта устанавливает интервал на 0,5 мм между всеми резонаторами. Чтобы получить точные результаты, интервал между резонаторами должен быть настроен. Увеличьте полосу пропускания фильтра путем сокращения интервала между резонаторами.

Установите Spacing между резонаторами к 0,05 мм.

filter.Spacing = [0.05e-3 0.05e-3];

Используйте sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры для шпильки фильтрует и построить ее с помощью rfplot функция.

spar = sparameters(filter,f);
figure;
rfplot(spar);

Figure contains an axes object. The axes object contains 4 objects of type line. These objects represent dB(S_{11}), dB(S_{21}), dB(S_{12}), dB(S_{22}).

Сдвиг резонаторов и линий канала

Можно также переключить резонаторы и подачу с помощью ResonatorOffset и FeedOffset свойства filterHairpin.

Измените ResonatorOffset и FeedOffset и визуализируйте его.

filter.ResonatorOffset = [0e-3 3e-3 5e-3];
filter.FeedOffset(2) =  filter.FeedOffset(2) + 5e-3;
figure;
show(filter);
view(-37,37);

Figure contains an axes object. The axes object with title filterHairpin element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Teflon.

Сравнение результатов с бумагой

Измените размерности фильтра, как дали в [1]. Измените spacing на filterHairpin и набор интервал к 0,4 мм и набор длина U-образного резонатора к 2 мм.

filter.ResonatorOffset = [0e-3 0e-3 0e-3];
filter.Resonator(1).Length(1) = 20.4e-3;
filter.Resonator(1).Length(2) = 2e-3;
filter.Resonator(1).Length(3) = 20.4e-3;
filter.Spacing = [0.4e-3 0.4e-3];
filter.PortLineWidth = 1.85e-3;
filter.FeedOffset = [-4.565e-3 -4.565e-3];
figure;
show(filter);
view(-37,29);

Figure contains an axes object. The axes object with title filterHairpin element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Teflon.

Используйте sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры для шпильки фильтрует и построить ее с помощью rfplot функция.

spar = sparameters(filter,f);
figure;
rfplot(spar);
title('S-Paramters for the Hairpin Filter');

Figure contains an axes object. The axes object with title S-Paramters for the Hairpin Filter contains 4 objects of type line. These objects represent dB(S_{11}), dB(S_{21}), dB(S_{12}), dB(S_{22}).

Постройте абсолютные значения S21 по частотному диапазону с помощью rfplot функция.

figure;
rfplot(spar,2,1,'abs');
title('Magnitude - S21');

Figure contains an axes object. The axes object with title Magnitude - S21 contains an object of type line. This object represents abs(S_{21}).

Введенный двойным образом фильтр шпильки

Используйте filterHairpin объект создать фильтр шпильки. Измените FeedType свойство к Coupled создать фильтр шпильки с двойным Входом.

filterC = filterHairpin;
filterC.FeedType = 'Coupled';
filterC.FeedOffset = [0 0];
figure;
show(filterC);
view(-37,35);

Figure contains an axes object. The axes object with title filterHairpin element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Teflon.

Используйте sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры для шпильки фильтрует и построить ее с помощью rfplot функция. Частотный диапазон для симуляции взят в качестве от 1,5 ГГц до 2,5 ГГц с 301 точкой. Когда это ниже симуляции занимает больше времени, чтобы запустить, загрузить sparameters из s2p файла и затем построить S-параметры.

sparC = sparameters('sparams.s2p');
figure;
rfplot(sparC);

Figure contains an axes object. The axes object contains 4 objects of type line. These objects represent dB(S_{11}), dB(S_{21}), dB(S_{12}), dB(S_{22}).

Результат показывает узкополосные резонансы на уровне 1,7 ГГц, 1,85 ГГц и 2 ГГц. Для этого типа Входа, ResonatorOffset и FeedOffset может также использоваться, чтобы создать различные типы Фильтров Шпильки.

Ссылки

  1. Nikunj Parikh, Прагья Кэтэйр, Ketan Kathal, Нэндини Патель, Gaurav Chaitanya, проект и анализ фильтра передачи полосы линии микрополосковой линии шпильки.

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте