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Simulation eines gekoppelten Linienfilters

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WEBINAR
Defected ground structure technique to improve the frequency response of a microstrip lowpass filter
Thursday, December 9, 2021
Time
SESSION 1
SESSION 2
CET (GMT +1)
03:00 PM
08:00 PM
EST (GMT -4)
09:00 AM
02:00 PM
Gebrauchte Werkzeuge:

Beschreibung

Die Kopplung zwischen zwei Übertragungsleitungen wird durch ihre Nähe zueinander eingeführt. Kopplungseffekte sind manchmal unerwünscht, wie Übersprechen in gedruckten Schaltungen, und manchmal erwünscht, wie bei Richtkopplern, bei denen das Ziel darin besteht, Leistung von einer Leitung auf die andere zu übertragen.

Basierend auf der Theorie der gekoppelten Leitungen [1] wurde ein Filter unter Verwendung von vier Mikrostreifenresonatoren entworfen. In diesem Beispiel zeigen wir einen Bandpassfilter, der bei 2,54 GHz arbeitet.

Gekoppelter Mikrostreifenfilter

Abbildung 1 - Gekoppelter Mikrostreifenfilter

Alle Maße sind in mm
Abbildung 2 - Alle Maße sind in mm angegeben

Simulation

Der Streuparametersimulator wurde verwendet. Der Frequenzplan ist mit einem kleinen Schritt präzise und gleichmäßig zwischen 2 und 3 GHz verteilt.

Feststoffe und Materialien

Die Mikrostreifenleitungen wurden auf ein Substrat mit einer relativen Permittivität von 3,3 gedruckt. Die Schicht unter dem Substrat hat eine sehr geringe Dicke und wird daher als PEC-Oberfläche angesehen. Da Mikrostreifen aufgrund der Luftschicht über dem Leiter keine TEM-Ausbreitung zulassen, sollten wir eine Airbox modellieren, um eine Heterogenität zwischen den beiden Medien zu erzeugen.

Laden/Zurückhalten

Die Ports werden auf kleine Bereiche neben dem Anfang und dem Ende der Mikrostreifenleitung angewendet. Das Grundmetall gilt als perfekter elektrischer Leiter.

Ineinander greifen

Das Netz muss auf dem Port und dem HF-Trägerleiter fein genug sein. Der Spalt zwischen den Leitersegmenten sollte ebenfalls feinmaschig sein.

Netz des Mikrostreifenfilters

Abbildung 3 - Netz des Mikrostreifenfilters

Ergebnisse

Abhängig von der Art der Aufgabe und dem Parameter, an dem der Benutzer interessiert ist, stehen verschiedene 3D- und 2D-Diagramme zur Verfügung. Da es sich um eine Filtersimulation handelt, können wir den Reflexionskoeffizienten für Anpassungszwecke neben dem Einfügungsverlust aufzeichnen.

Nahe elektrische Feldverteilung bei 2,54 GHz

Abbildung 4 - Verteilung des elektrischen Nahfelds bei 2,54 GHz

Variationen des Reflexionskoeffizienten am Eingangsanschluss des Filters

Abbildung 5 - Variationen des Reflexionskoeffizienten am Eingangsanschluss des Filters

Der Filter passt am besten zu 2,54 GHz: Die Rückflussdämpfung ist sehr gering. Die Darstellung könnte glatter sein, wenn wir einen kleineren Frequenzschritt anwenden und das Frequenzintervall verringern. Die Darstellung des Eingangsreflexionskoeffizienten in einem Smith-Diagramm ist ebenfalls möglich.

Verweise

[1] Electromagnetic Waves and Antennas, Sophocles J. Orfanidis ECE Department  Rutgers University