Com dissenyar un filtre dielèctric?

Un filtre dielèctric és una fibra òptica que transmet selectivament una longitud d'ona i en reflecteix altres en funció de la interferència dins de l'estructura. També anomenat filtre d'interferències. Les ceràmiques d'efectes dielèctrics de microones milloren la mida dels dispositius i la densitat d'embalatge dels circuits integrats de microones. Per aquest motiu, s'utilitza àmpliament per als filtres de microones i plaques de circuit a l'estació base dels sistemes de comunicació mòbil i de comunicació per satèl·lit, especialment en 5G.
La tecnologia 5G desenvolupada ràpidament aportarà un espai de mercat considerable a l'estació base 5G, així com un filtre dielèctric per a l'estació base 5g.

Principi de disseny

S'analitza un model simètric d'un filtre ressonador dielèctric [1] mitjançant el mòdul de paràmetres de dispersió de HFWorks per determinar la seva banda de pas, l'atenuació dins i fora de la banda i les distribucions de camp elèctric per a diverses freqüències. El resultat mostra una coincidència perfecta amb els presentats a [2]. Els cables tenen un conductor amb pèrdues i tenen una part interior de tefló. HF Works ofereix la possibilitat de traçar diversos paràmetres de dispersió en gràfics 2D i Smith Chart. A més, el camp elèctric es pot detectar en diagrames 3D vectorials i de franges per a totes les freqüències estudiades.

Simulació

Per simular el comportament d'aquest filtre (pèrdua d'inserció i retorn...), crearem un estudi de paràmetres de dispersió, i especificarem el rang de freqüències rellevant en què opera l'antena (en el nostre cas 100 freqüències distribuïdes uniformement de 4 GHz a 8 GHz). ).

Sòlids i materials

A la figura 1, hem mostrat el model discretitzat d'un filtre de circuit dielèctric amb acobladors d'entrada i sortida coaxials. Els dos discos dielèctrics actuen com a ressonadors acoblats de manera que tot el dispositiu es converteix en un filtre de pas de banda d'alta qualitat.

Càrrega/Contenció

S'apliquen dos ports als costats dels dos acobladors coaxials. Les cares inferiors de la caixa d'aire es tracten com a límits elèctrics perfectes. L'estructura aprofita el pla de simetria horitzontal i, per tant, només ens cal modelar la meitat. En conseqüència, hauríem d'anunciar-ho al simulador HFWorks aplicant una condició de límit PEMS; si es tracta d'un PECS o PEMS, depèn de l'orientació del camp elèctric prop del límit de simetria. Si és tangencial, llavors és PEMS; si és ortogonal, és un PECS.

Malla

La malla s'ha de concentrar als ports i a les cares PEC. La malla d'aquestes superfícies ajuda al solucionador a perfeccionar la seva precisió sobre les parts de remolí i tenir en compte les seves formes particulars.

Resultats

Hi ha diferents gràfics 3D i 2D disponibles per explotar, depenent de la naturalesa de la tasca i del paràmetre que interessa a l'usuari. Com que estem davant d'una simulació de filtre, traçar el paràmetre S21 sembla una tasca intuïtiva.

Com s'ha esmentat al principi d'aquest informe, HFWorks dibuixa corbes per a paràmetres elèctrics en diagrames 2D, així com en gràfics Smith. Aquest últim és més adequat per a problemes de concordança i és més rellevant quan tractem amb dissenys de filtres. Observem aquí que tenim bandes de pas afilades i que arribem a un gran aïllament fora de la banda.

Els gràfics 3D per als estudis de paràmetres de dispersió cobreixen una àmplia gamma de paràmetres: les dues figures següents mostren la distribució del camp elèctric per a dues freqüències (una està dins de la banda i l'altra fora de la banda)

El model també es pot simular mitjançant el solucionador de ressonància d'HFWorks. Podem detectar tantes maneres com vulguem. És fàcil derivar un estudi d'aquest tipus a partir de l'estudi simulat de S-Parameter: HFWorks permet arrossegar i deixar anar eracions per configurar ràpidament la simulació de ressonància. El solucionador de ressonància té en compte la matriu EM del model i ofereix les diferents solucions en mode Eigen. Els resultats coincideixen molt bé amb els resultats dels estudis anteriors. Us mostrem aquí la taula de resultats:

Referències

[1] Anàlisi de filtres de microones mitjançant un nou mètode de freqüència modal de 3 elements finits, John R. Brauer, Fellow, IEEE, i Gary C. Lizalek, Membre, IEEE TRANSACTIONS ON MICROONE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 45, NÚM. 5 de maig de 1997
[2] John R. Brauer, Fellow, IEEE, i Gary C. Lizalek, membre, IEEE "Microwave Filter Analysis Using a 3-D Finite-Element Modal Frequency Method." IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol45, No. 5, pàg.810-818, maig de 1997.

Comel fabricant de components passius de RF, Jingxin pot ferODM i OEMcom la teva definició, si necessites algun suportfiltres dielèctrics, more detail can be consulted with us @sales@cdjx-mw.com.