Mikrohullámú szűrők tervezése a csatolási mátrix alkalmazásával

Az elmúlt évtizedekben a vezeték nélküli kommunikációs rendszerek száma robbanásszerűen megnőtt, amely miatt a rendelkezésre álló spektrum egyre szűkösebbé vált. A spektrum jobb kihasználása érdekében egyre hatékonyabb modulációs eljárásokat fejlesztettek ki, emellett egyre szigorúbb követelményeket teljesítő szűrők váltak szükségessé. A sokcsatornás rendszerek (ilyenek pl. a műholdas rendszerek) csatornái között az áthallást megfelelő, meredek levágású szűrőkkel kell minimalizálni. Kétirányú összeköttetések adó és vevő ágai gyakran egymáshoz nagyon közel eső frekvenciatartományban üzemelnek, az adó- és a vevőszűrő áteresztő sávjától kis távolságra már nagy beiktatási csillapítást kell biztosítani, azonban itt gyakran csak a másik sáv felé eső irányban szükséges a meredek levágás. Ebben az esetben aszimmetrikus karakterisztikájú szűrőket lehet használni, melyeknek tervezése bonyolultabb, mint a szimmetrikus karakterisztikájú sávszűrőké. A meredek levágást a karakterisztikában megfelelő helyen elhelyezett transzmissziós zérusokkal lehet elérni.

Ezeknek a szűrőknek a tervezéséhez jól használható modellt biztosít a csatolási mátrixszal történő leírásmód. Ezzel a reprezentációval az elkészült, fizikailag megvalósított szűrő rezonátorainak frekvenciáját és az ezek között szükséges csatolást közvetlenül meghatározzák a mátrix elemei. A szűrő topológiájának megváltoztatásához csak mátrixműveletek elvégzése szükséges, amely könnyen implementálható. Az elrendezés tervezésénél figyelembe vehetőek a fizikai megvalósítás korlátai, ennek megfelelő alakúra kell transzformálni a csatolási mátrixot.

A munkám során egy MATLAB alkalmazást készítettem, amely a szűrő karakterisztikájának approximációjához ad segítséget. A karakterisztika elkészítése után kiszámítja a csatolási értékeket, különböző topológiák esetére. A megfelelő elrendezés kiválasztásához segítséget ad egy segédprogram, melynek segítségével a csatolási értékek hangolásával megkapható az ezeknek megváltozására vonatkozó érzékenység. A program segítségével kapott csatolási mátrixot sávszűrő transzformáció után microstrip csatolt rezonátoros struktúrával valósítottam meg. A microstrip szűrő viselkedését 3D EM szimulátorral vizsgáltam.

[1] Richard J. Cameron, Raafat Mansour, Chandra M. Kudsia, Microwave Filters for Communication Systems: Fundamentals, Design and Applications, Wiley, 0470135980, 2007.

[2] Jia-Sheng Hong, M. J. Lancaster, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications, Wiley, 0471388777, 2001

szerző

• 
  Erdei Bence
  villamosmérnöki
  nappali

konzulensek

• 
  Dr. Ladvánszky János
  , Ericsson R&D (külső)
• 
  Fehér Gábor
  Kutató, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

helyezés