Mikrojuostelinių mikrobangų filtrų modeliavimas ir tyrimas

Abstract

Šio darbo tikslas – ištirti mikrojuostelinių mikrobangų filtrų perdavimo ir atspindžio charakteristikas bei nustatyti šių filtrų centrinio dažnio valdymo galimybes. Siekiant šio tikslo buvo atlikta darbų apie mikrojuostelinius filtrus analitinė apžvalga, feroelektrinių medžiagų santykinės dielektrinės skvarbos parametro priklausomybių analizė, parašyti algoritmai ir programos mikrojuostelės matmenims skaičiuoti, sumodeliuoti ir ištirti du briaunomis sujungtų pusės bangos ilgio rezonatorių (BSPBIR) konstrukcijos feroelektriniai filtrai. Vienas iš jų naudoja 1 µm, kitas – 2 µm storio feroelektrinius padėklus. Atitinkamai filtrų centriniai dažniai – 31 GHz ir 30,6 GHz, suderinamumas esant 20 V nustatymo įtampai – 31,7 % ir 21,15 %, maksimalūs perdavimo nuostoliai (kai E=0) – 10,8 dB ir 8,7 dB, minimalus atspindžių slopinimas – 3 dB ir 4 dB. Tokie sumodeliuotų filtrų parametrai tenkina užduoties sąlygas, nes naudojant žemą centrinio dažnio nustatymo įtampą (iki 20 V) filtrai pasižymi aukštu suderinamumu.

The purpose of this work - to investigate the transmission and reflection characteristics of microstrip microwave filters and to determine the central frequency control capabilities of these filters. For this purpose, an analytical review of work on microstrip filters was made, an analysis of the dependencies of the relative dielectric permittivity parameter of feroelectric materials was made, algorithms and programs for calculating microstrip dimentions was developed and two feroelectric Parallel-Coupled Half-Wavelength Resonator filters was made and investigated. One of them uses 1 µm thick substrate, other uses 2 µm thick substrate. Respectively center frequencies are 31 GHz and 30,6 GHz, tunability at 20 V bias voltage are 31,7 % and 21,15 %, insertion losses (when E=0) are 10,8 dB and 8,7 dB, return losses are 3 dB and 4 dB. Such parameters of simulated filters meet the task conditions, because the filters have high tunability at low bias voltage (up to 20 V).