C bandı TV uyduları için paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtre tasarımı

Bu çalışmada, 5G karasal haberleşme sistemleri ve radyo altimetre cihazlarının çalışma frekanslarının arasında kalan ve yan bantlardan elektromanyetik girişime açık halde olan C band TV uyduları için 4.0-4.2 GHz bant aralığında çalışan paralel kuplajlı bant geçiren filtre tasarlandı. Mikrodalga frekanslarında filtre tasarımı yapılacağından toplu elemanlar yöntemi ile tasarlanacak bant geçiren karakteristiğini sağlayan indüktör ve kapasitör devresi, düzlemsel iletim hatlarından mikroşerit hatlar kullanılarak tasarlandı. Uygulamanın frekans spektrumunda yoğunluk olduğundan kesime hızlı gidebilen, iletim bandında 0.2 dB dalgalanma seviyesine sahip Chebyshev alçak geçiren filtre prototipinin eleman değerleri kullanıldı. Alçak geçiren filtre prototipinden bant geçiren filtre prototipine geçerken, indüktör olan eleman seri indüktör ve kapasitör ile değiştirilirken, kapasitör olan eleman paralel indüktör ve kapasitör ile değiştirildi. Admitans invertörü sabitleri hesaplanarak, tek ve çift mod empedans değerleri elde edildi. Filtre tasarım aşamaları teorik olarak irdelendikten sonra, analitik yöntemler kullanarak paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtrenin fiziksel parametreleri hesaplandı. Benzetimler, AWR (Applied Wave Research) Design Environment ve CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite 3D programları ile yapıldı. Tasarım, benzetim ve optimizasyon üç farklı alttaş üzerinde yapıldı. εr=3.48 dielektrik sabitine sahip RO4835 modeli için sırasıyla, dielektrik kalınlığı h = 1.52 mm, 0.76 mm, 0,25 mm ve iletken kalınlığı = 17.5 μm, 35 μm, 17.5 μm olan alttaşlar kullanıldı. AWR Design Environment kullanarak fiziksel parametreler tekrar elde edildi. Benzetim sonucu, analitik yöntemlerle hesaplanan değerlere göre geri dönüş kaybı S11 ve araya girme kaybı S21 performansının daha iyi olduğu gözlemlenerek bu değerler kullanıldı. Üç boyutlu tasarıma imkân sağlayan CST Studio Suite 3D kullanarak paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtrenin elektrik alan ve manyetik alan dağılımları elde edildi ve köşe kuplajlı çalışma şekli ortaya konuldu. Araya girme kaybının minimum, geri dönüş kaybının maksimum, kesim frekanslarında keskin geçişe sahip optimum tasarımlar LPKF ProtoMat S63 cihazı kullanarak üretildi. Vektör network analizör kullanarak üretilen paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtrelerin; S11 ve S21 parametreleri ölçüldü.