Filtr dielektryczny to światłowód, który selektywnie przepuszcza jedną długość fali i odbija inne w oparciu o zakłócenia wewnątrz konstrukcji. Nazywany także filtrem zakłócającym. Ceramika z efektem dielektrycznym mikrofalowym poprawia rozmiar urządzeń i gęstość upakowania mikrofalowych układów scalonych. Z tego powodu jest szeroko stosowany w filtrach mikrofalowych i płytkach drukowanych w stacjach bazowych systemów komunikacji mobilnej i komunikacji satelitarnej, szczególnie w 5G.
Szybko rozwijająca się technologia 5G zapewni znaczną przestrzeń rynkową stacji bazowej 5G, a także filtrowi dielektrycznemu dla stacji bazowej 5g.
Zasada projektowania
Symetryczny model filtra rezonatora dielektrycznego [1] analizowano za pomocą modułu parametrów rozproszenia w HFWorks w celu określenia jego pasma przepustowego, tłumienia w paśmie i poza nim oraz rozkładu pola elektrycznego dla różnych częstotliwości. Wynik wykazuje doskonałą zgodność z wynikami przedstawionymi w [2]. Kable mają przewodnik stratny i teflonową część wewnętrzną. HF Works daje możliwość wykreślenia różnych parametrów rozproszenia na wykresach 2D i Smith Chart. Poza tym pole elektryczne można dostrzec na wykresach wektorowych i prążkowych 3D dla wszystkich badanych częstotliwości.
Symulacja
Aby zasymulować zachowanie tego filtra (straty wtrąceniowe i odbiciowe...), utworzymy badanie parametrów rozproszenia i określimy odpowiedni zakres częstotliwości, w którym pracuje antena (w naszym przypadku 100 częstotliwości równomiernie rozłożonych od 4 GHz do 8 GHz ).
Ciało stałe i materiały
Na rysunku 1 pokazaliśmy dyskretny model filtra obwodu dielektrycznego z koncentrycznymi sprzęgaczami wejściowymi i wyjściowymi. Dwa dyski dielektryczne działają jak sprzężone rezonatory, dzięki czemu całe urządzenie staje się wysokiej jakości filtrem pasmowo-przepustowym.
Obciążenie/unieruchomienie
Po bokach dwóch łączników koncentrycznych zastosowano dwa porty. Dolne powierzchnie skrzynki powietrznej są traktowane jako doskonałe granice elektryczne. Konstrukcja korzysta z poziomej płaszczyzny symetrii, dlatego musimy modelować tylko jedną połowę. W związku z tym powinniśmy ogłosić to w symulatorze HFWorks, stosując warunek brzegowy PEMS; to, czy jest to PECS, czy PEMS, zależy od orientacji pola elektrycznego w pobliżu granicy symetrii. Jeśli styczny, to jest to PEMS; jeśli jest ortogonalny, to jest to PECS.
Siatka
Siatka musi być skoncentrowana na portach i ścianach PEC. Tworzenie siatki tych powierzchni pomaga solwerowi udoskonalić precyzję części wirowych i uwzględnić ich szczególne formy.
Wyniki
Do wykorzystania dostępne są różne wykresy 3D i 2D, w zależności od charakteru zadania i tego, jakim parametrem interesuje się użytkownik. Ponieważ mamy do czynienia z symulacją filtra, wykreślenie parametru S21 wydaje się zadaniem intuicyjnym.
Jak wspomniano na początku tego raportu, HFWorks kreśli krzywe parametrów elektrycznych na wykresach 2D, a także na wykresach Smitha. To drugie jest bardziej odpowiednie do zagadnień dopasowywania i jest bardziej istotne, gdy mamy do czynienia z projektami filtrów. Zauważamy tutaj, że mamy ostre pasma przepustowe i że poza pasmem osiągamy dużą izolację.
Wykresy 3D do badań parametrów rozpraszania obejmują szeroki zakres parametrów: poniższe dwa rysunki przedstawiają rozkład pola elektrycznego dla dwóch częstotliwości (jedna znajduje się w paśmie, a druga poza nim)
Model można również symulować za pomocą narzędzia rezonansowego HFWorks. Możemy wykryć dowolną liczbę trybów. Łatwo jest wyprowadzić takie badanie z badania symulowanego parametru S: HFWorks pozwala na szybkie skonfigurowanie symulacji rezonansu za pomocą metody „przeciągnij i upuść”. Solver rezonansowy uwzględnia macierz EM modelu i dostarcza różne rozwiązania w zakresie trybu własnego. Wyniki bardzo dobrze pokrywają się z wynikami poprzednich badań. Pokazujemy tutaj tabelę wyników:
Referencje
[1] Analiza filtrów mikrofalowych przy użyciu nowej metody częstotliwości modalnej elementów skończonych 3-DF, John R. Brauer, Fellow, IEEE i Gary C. Lizalek, członek, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, tom. 45, NIE. 5 MAJA 1997
[2] John R. Brauer, członek IEEE i Gary C. Lizalek, członek IEEE „Analiza filtrów mikrofalowych przy użyciu nowej metody częstotliwości modalnej 3-D elementów skończonych”. Transakcje IEEE dotyczące teorii i technik mikrofalowych, tom 45, nr 5, s. 810–818, maj 1997.
Jakproducent pasywnych elementów RF, Jingxin może zrobićODM i OEMjako twoja definicja, jeśli potrzebujesz wsparciafiltry dielektryczne, more detail can be consulted with us @sales@cdjx-mw.com.
Czas publikacji: 25 października 2021 r
