Kako dizajnirati dielektrični filtar?

Dielektrični filtar je optičko vlakno koje selektivno prenosi jednu valnu duljinu i reflektira druge na temelju interferencije unutar strukture. Naziva se i filtar smetnji. Keramika s mikrovalnim dielektričnim učinkom poboljšava veličinu uređaja i gustoću pakiranja mikrovalnih integriranih krugova. Iz tog razloga naširoko se koristi za mikrovalne filtre i strujne ploče u baznim stanicama mobilnih komunikacijskih i satelitskih komunikacijskih sustava, posebno u 5G.
Brzo razvijena 5G tehnologija donijet će značajan tržišni prostor 5G baznoj stanici, kao i dielektričnom filtru za 5G baznu stanicu.

Načelo dizajna

Simetrični model dielektričnog rezonatorskog filtra [1] analiziran je korištenjem modula parametara raspršenja HFWorksa da bi se odredio njegov pojas propuštanja, prigušenje unutar i izvan pojasa i distribucije električnog polja za različite frekvencije. Rezultat pokazuje savršeno podudaranje s onima prikazanim u [2]. Kabeli imaju vodič s gubicima i imaju teflonski unutarnji dio. HF Works daje mogućnost iscrtavanja različitih parametara rasipanja na 2D i grafikonima Smith Chart. Osim toga, električno polje se može uočiti u vektorskim i rubnim 3D dijagramima za sve proučavane frekvencije.

Simulacija

Kako bismo simulirali ponašanje ovog filtra (umetnuti i povratni gubitak...), napravit ćemo studiju parametara raspršenja i navesti relevantni frekvencijski raspon na kojem radi antena (u našem slučaju 100 frekvencija ravnomjerno raspoređenih od 4 GHz do 8 GHz ).

Čvrste tvari i materijali

Na slici 1 prikazan je diskretizirani model filtra dielektričnog kruga s koaksijalnim ulaznim i izlaznim spojnicama. Dva dielektrična diska djeluju kao spojeni rezonatori tako da cijeli uređaj postaje visokokvalitetni pojasni filtar.

Opterećenje/ograničenje

Dva priključka nalaze se na stranama dvaju koaksijalnih spojnica. Donje površine zračne kutije tretiraju se kao savršene električne granice. Struktura koristi horizontalnu ravninu simetrije i stoga trebamo modelirati samo jednu polovicu. Posljedično, trebali bismo to objaviti simulatoru HFWorks primjenom graničnog uvjeta PEMS; radi li se o PECS ili PEMS, ovisi o orijentaciji električnog polja blizu granice simetrije. Ako je tangencijalan, onda je PEMS; ako je ortogonalno onda je to PECS.

Mešanje

Mreža mora biti koncentrirana na otvore i lica PEC-a. Povezivanje ovih površina pomaže rješavaču da poboljša svoju preciznost vrtložnih dijelova i uzme u obzir njihove posebne oblike.

Rezultati

Različiti 3D i 2D dijagrami dostupni su za iskorištavanje, ovisno o prirodi zadatka i o tome koji parametar zanima korisnika. Kako se bavimo simulacijom filtra, crtanje parametra S21 zvuči kao intuitivan zadatak.

Kao što je spomenuto na početku ovog izvješća, HFWorks iscrtava krivulje za električne parametre na 2D dijagramima kao i na Smithovim grafikonima. Potonji je prikladniji za probleme s podudaranjem i relevantniji je kada se bavimo dizajnom filtera. Ovdje primjećujemo da imamo oštre pojaseve prolaza i da postižemo veliku izolaciju izvan pojasa.

3D dijagrami za studije parametara raspršenja pokrivaju širok raspon parametara: sljedeće dvije slike prikazuju distribuciju električnog polja za dvije frekvencije (jedna je unutar pojasa, a druga je izvan pojasa)

Model se također može simulirati pomoću HFWorksovog rješavača rezonancije. Možemo otkriti onoliko modova koliko želimo. Lako je izvesti takvu studiju iz simulirane studije S-parametra: HFWorks omogućuje povlačenje i ispuštanje za brzo postavljanje simulacije rezonancije. Solver rezonancije uzima u obzir EM matricu modela i isporučuje različita rješenja Eigen moda. Rezultati se vrlo dobro podudaraju s rezultatima prethodnih studija. Ovdje prikazujemo tablicu rezultata:

Reference

[1] Analiza mikrovalnog filtra korištenjem nove metode modalne frekvencije od 3 konačnog elementa, John R. Brauer, suradnik, IEEE, i Gary C. Lizalek, član, IEEE TRANSACTIONS ON MICRALLAVE THEORY AND TECHNIQUES, SV. 45, BR. 5. SVIBNJA 1997
[2] John R. Brauer, suradnik, IEEE, i Gary C. Lizalek, član, IEEE "Analiza mikrovalnog filtra korištenjem nove 3-D metode modalne frekvencije konačnih elemenata." IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol45, br. 5, str.810-818, svibanj 1997.

Kaoproizvođač RF pasivnih komponenti, Jingxin može učinitiODM & OEMkao tvoju definiciju, ako ti treba podrška zadielektrični filteri, more detail can be consulted with us @sales@cdjx-mw.com.