Hoe een diëlektrisch filter ontwerpen?

Een diëlektrisch filter is een optische vezel die selectief één golflengte doorlaat en andere reflecteert op basis van interferentie binnen de structuur. Ook wel interferentiefilter genoemd. Keramiek met diëlektrische microgolfeffecten verbetert de grootte van apparaten en de verpakkingsdichtheid van geïntegreerde microgolfcircuits. Om deze reden wordt het veel gebruikt voor de microgolffilters en printplaten in het basisstation van mobiele communicatie- en satellietcommunicatiesystemen, vooral in 5G.
De snel ontwikkelde 5G-technologie zal aanzienlijke marktruimte bieden voor het 5G-basisstation en voor een diëlektrisch filter voor het 5g-basisstation.

Ontwerpprincipe

Een symmetrisch model van een diëlektrisch resonatorfilter [1] wordt geanalyseerd met behulp van de verstrooiingsparametersmodule van HFWorks om de doorlaatband, de verzwakking in en uit de band en de elektrische veldverdelingen voor verschillende frequenties te bepalen. Het resultaat laat een perfecte match zien met die gepresenteerd in [2]. De kabels zijn voorzien van een verliesgevende geleider en hebben een teflon binnengedeelte. HF Works biedt de mogelijkheid om verschillende verstrooiingsparameters te plotten op 2D- en Smith Chart-plots. Bovendien kan het elektrische veld worden gespot in vector- en rand-3D-plots voor alle bestudeerde frequenties.

Simulatie

Om het gedrag van dit filter (insertie- en retourverlies...) te simuleren, zullen we een onderzoek naar verstrooiingsparameters uitvoeren en het relevante frequentiebereik specificeren waarop de antenne werkt (in ons geval 100 frequenties gelijkmatig verdeeld van 4 GHz tot 8 GHz ).

Vaste stoffen en materialen

In figuur 1 hebben we het gediscretiseerde model getoond van een diëlektrisch circuitfilter met coaxiale ingangs- en uitgangskoppelingen. De twee diëlektrische schijven fungeren als gekoppelde resonatoren, zodat het hele apparaat een banddoorlaatfilter van hoge kwaliteit wordt.

Belasting/beperking

Aan de zijkanten van de twee coaxiale koppelingen zijn twee poorten aangebracht. De ondervlakken van de luchtkast worden behandeld als Perfect Electric Boundaries. De structuur profiteert van het horizontale symmetrievlak en daarom hoeven we slechts één helft te modelleren. Daarom moeten we dat aan de HFWorks-simulator bekendmaken door een PEMS-randvoorwaarde toe te passen; of het een PECS of PEMS is, hangt af van de oriëntatie van het elektrische veld nabij de symmetriegrens. Indien tangentieel, dan is het PEMS; indien orthogonaal, dan is het een PECS.

Meshen

Het gaas moet worden geconcentreerd op de poorten en PEC-vlakken. Door deze oppervlakken in elkaar te laten passen, kan de oplosser zijn precisie op de werveldelen verfijnen en rekening houden met hun specifieke vormen.

Resultaten

Er zijn verschillende 3D- en 2D-plots beschikbaar om te exploiteren, afhankelijk van de aard van de taak en de parameter waarin de gebruiker geïnteresseerd is. Omdat we te maken hebben met een filtersimulatie, klinkt het plotten van de S21-parameter als een intuïtieve taak.

Zoals vermeld aan het begin van dit rapport, tekent HFWorks curven voor elektrische parameters op zowel 2D-grafieken als op Smith Charts. Dit laatste is meer geschikt voor matchingvraagstukken, en is relevanter als het om filterontwerpen gaat. We merken hier dat we scherpe doorlaatbanden hebben en dat we buiten de band een grote isolatie bereiken.

De 3D-grafieken voor de onderzoeken naar verstrooiingsparameters bestrijken een breed scala aan parameters: de volgende twee figuren tonen de elektrische veldverdeling voor twee frequenties (de ene bevindt zich binnen de band en de andere bevindt zich buiten de band)

Het model kan ook worden gesimuleerd met behulp van de resonantieoplosser van HFWorks. We kunnen zoveel modi detecteren als we willen. Het is gemakkelijk om een ​​dergelijk onderzoek af te leiden uit het gesimuleerde S-Parameter-onderzoek: HFWorks maakt drag-and-drop-bewerkingen mogelijk om snel de resonantiesimulatie op te zetten. De resonantieoplosser houdt rekening met de EM-matrix van het model en levert de verschillende Eigen-modusoplossingen. De resultaten komen zeer goed overeen met de resultaten van eerdere onderzoeken. We tonen hier de resultatentabel:

Referenties

[1] Microgolffilteranalyse met behulp van een nieuwe modale frequentiemethode met 3 DFinieten, John R. Brauer, Fellow, IEEE, en Gary C. Lizalek, lid, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 45, NEE. 5 MEI 1997
[2] John R. Brauer, Fellow, IEEE, en Gary C. Lizalek, lid, IEEE "Microgolffilteranalyse met behulp van een nieuwe 3D eindige elementen modale frequentiemethode."IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol45, nr. 5, blz. 810-818, mei 1997.

Alsde fabrikant van passieve RF-componenten, Jingxin kan doenODM & OEMals uw definitie, als u ondersteuning nodig heeftdiëlektrische filters, more detail can be consulted with us @sales@cdjx-mw.com.