Cum se proiectează un filtru dielectric?

Un filtru dielectric este o fibră optică care transmite selectiv o lungime de undă și reflectă altele pe baza interferenței din interiorul structurii. Denumit și filtru de interferență. Ceramica cu efecte dielectrice pentru microunde îmbunătățește dimensiunea dispozitivelor și densitatea ambalajului circuitelor integrate cu microunde. Din acest motiv, este utilizat pe scară largă pentru filtrele cu microunde și plăcile de circuite din stația de bază a sistemelor de comunicații mobile și de comunicații prin satelit, în special în 5G.
Tehnologia 5G dezvoltată rapid va aduce un spațiu considerabil pe piață stației de bază 5G, precum și filtrului dielectric pentru stația de bază 5g.

Principiul de proiectare

Un model simetric al unui filtru rezonator dielectric [1] este analizat utilizând modulul de parametri Scattering al HFWorks pentru a determina banda de trecere a acestuia, atenuarea în și în afara benzii și distribuțiile câmpului electric pentru diferite frecvențe. Rezultatul arată o potrivire perfectă cu cele prezentate în [2]. Cablurile au un conductor cu pierderi și au o parte interioară din teflon. HF Works oferă posibilitatea de a trasa diferiți parametri de împrăștiere pe diagrame 2D și Smith Chart. În plus, câmpul electric poate fi observat în grafice 3D vectoriale și marginale pentru toate frecvențele studiate.

Simulare

Pentru a simula comportamentul acestui filtru (pierdere de inserție și returnare...), vom crea un studiu de parametri de dispersie și vom specifica domeniul de frecvență relevant la care funcționează antena (în cazul nostru 100 de frecvențe distribuite uniform de la 4 GHz la 8 GHz. ).

Solide și materiale

În figura 1, am arătat modelul discretizat al unui filtru de circuit dielectric cu cuple coaxiale de intrare și ieșire. Cele două discuri dielectrice acționează ca rezonatoare cuplate, astfel încât întregul dispozitiv devine un filtru trece-bandă de înaltă calitate.

Încărcare/ Reținere

Două porturi sunt aplicate pe părțile laterale ale celor două cuple coaxiale. Fețele inferioare ale cutiei de aer sunt tratate ca limite electrice perfecte. Structura profită de planul de simetrie orizontală și, prin urmare, trebuie să modelăm doar o jumătate. În consecință, ar trebui să anunțăm că la simulatorul HFWorks prin aplicarea unei condiții de limită PEMS; dacă este un PECS sau PEMS, depinde de orientarea câmpului electric lângă limita de simetrie. Dacă este tangenţial, atunci este PEMS; dacă ortogonal, atunci este un PECS.

Meshing

Mesh-ul trebuie să fie concentrat pe porturi și pe fețele PEC. Îmbinarea acestor suprafețe îl ajută pe rezolvator să-și rafinească precizia asupra părților turbioare și să ia în considerare formele lor particulare.

Rezultate

Sunt disponibile diferite diagrame 3D și 2D pentru a fi exploatate, în funcție de natura sarcinii și de parametrul de care este interesat utilizatorul. Deoarece avem de-a face cu o simulare de filtru, trasarea parametrului S21 sună ca o sarcină intuitivă.

După cum sa menționat la începutul acestui raport, HFWorks trasează curbele pentru parametrii electrici pe diagrame 2D, precum și pe diagramele Smith. Acesta din urmă este mai potrivit pentru problemele de potrivire și este mai relevant atunci când ne ocupăm de modele de filtre. Observăm aici că avem benzi de trecere ascuțite și că ajungem la o mare izolare în afara benzii.

Graficele 3D pentru studiile parametrilor de împrăștiere acoperă o gamă largă de parametri: următoarele două figuri arată distribuția câmpului electric pentru două frecvențe (una este în interiorul benzii și cealaltă este în afara benzii)

Modelul poate fi simulat și folosind solutorul de rezonanță al HFWorks. Putem detecta câte moduri dorim. Este ușor să se obțină un astfel de studiu din studiul simulat S-Parameter: HFWorks permite trasării și plasării erațiilor pentru a configura rapid simularea rezonanței. Rezolvatorul de rezonanță ia în considerare matricea EM a modelului și oferă diferite soluții de mod Eigen. Rezultatele se potrivesc foarte bine cu rezultatele studiilor anterioare. Vă prezentăm aici tabelul cu rezultate:

Referințe

[1] Analiza filtrului cu microunde utilizând o nouă metodă de frecvență modală cu 3 elemente finite, John R. Brauer, Fellow, IEEE, și Gary C. Lizalek, Membru, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 45, NR. 5 mai 1997
[2] John R. Brauer, Fellow, IEEE, și Gary C. Lizalek, membru, IEEE " Analiza filtrului cu microunde folosind o nouă metodă de frecvență modală 3-D cu elemente finite." IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol45, nr. 5, pp.810-818, mai 1997.

Caproducătorul de componente pasive RF, Jingxin poate faceODM și OEMca definiție, dacă aveți nevoie de sprijin pentrufiltre dielectrice, more detail can be consulted with us @sales@cdjx-mw.com.