طراحی و شبیه سازی فیلتر میان گذر قابل تنظیم ریزالکترومکانیکی برای کاربردهای ماهواره ای
چکیده
بسیاری از سیستم های فرکانس بالا مانند بیسیم و ماهواره ها، نیاز به مدارهایی کوچک تر، وزن و هزینه کمتر و با مشخصات فرکانسی بهتر را بیش تر کرده است. از جمله این تجهیزات فیلتر های قابل تنظیم هستند که کاربردهای زیادی در زمینه های تجاری و نظامی مانند سیستم های مخابراتی چند باند، فرستنده – گیرنده های ماهواره ای، رادارها و ... داراست. فیلترهای قابل تنظیم متداول حجیم اند و مصرف توان بالایی دارند. سوئیچ های میکروالکترومکانیکی، یکی از انواع سوئیچ های فرکانس بالا هستند که در سال های اخیر به دلیل ویژگی های فرکانس بالای بهینه از جمله ایزولاسیون بالا، تلفات کم، خطی بودن، قابلیت ساخت با حجم و هزینه کم و قابلیت مجتمع شدن با تکنولوژی ارزان قیمت cmos، در بسیاری از سیستم های الکتریکی جایگزین ترانزیستورها، دیودها شده اند. در این تحقیق، فیلتر میان گذر ریزالکترومکانیکی با قابلیت تغییر فرکانس مرکزی به باندهای متفاوت فرکانسی طراحی شده است. طراحی فیلتر بر مبنای کاهش ابعاد و تلفات عبوری و بازگشتی و همچنین افزایش قابلیت اطمینان سوییچ ها صورت گرفته است. فیلتر بر روی خطوط انتقال مایکرواستریپ طراحی و از سوئیچ های سری یا موازی برای تغییر ظرفیت خازنی خط انتقال استفاده شده است. سه ساختار برای تنظیم فرکانس مرکزی یک فیلتر میانگذر پیشنهاد شده است. فرکانس کاری این فیلتر در باند c بوده و قابلیت تنظیم فرکانس را از ghz 4 به ghz 6 را دارد. این فیلتر برای کاربردهای ماهواره ای طراحی شده به گونه ای که می تواند از باند ارسال به باند دریافت سوئیچ کند. باند ارسال برابر ghz 425/6-925/5 بوده و باند دریافت ghz 2/4-7/3 می باشد. عملکرد الکترومغناطیسی فیلتر و خازن های به کار رفته در طراحی آن، با استفاده از نرم افزار hfss شبیه سازی شده است. همچنین عملکرد مکانیکی سوییچ ها با استفاده از نرم افزار comsol شبیه سازی گردیده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که این فیلتر پارامترهای پراکندگی مطلوبی از جمله تلفات انتقالی کم تر از db7/0 و تلفات بازگشتی بهتر از db 21 می باشد. مقایسه فیلتر طراحی شده با فیلترهای مشابه نشان می دهد که این فیلتر با وجود گستره تنظیم وسیع، اندازه کوچک تر و تلفات انتقالی کم تری داشته و به ولتاژ پایین تری برای تغییر وضعیت نیاز دارد.