چکیده:
موجبرهای مستطیلی فلزی دارای مزایایی همچون ضریب کیفیت بالا، قابلیت انتقال توان بالا و تلفات کم هستند. از این رو برای ساخت ادوات غیر فعال در مدارهای مایکروویو مناسب هستند. اما همان طور که می دانیم، این موجبرها و ادوات غیر فعال ساخته شده بر پایه آنها، قابلیت مجتمع شدن با عناصر فعال را که بر روی عایق زیرلایه ساخته می شوند، ندارند. خطوط مایکرواستریپ و سایر موجبرهای مسطح مشابه نیز به علت تلفات تشعشعی بالا به خصوص در محل خمش ها و دیگر ناپیوستگی ها بخصوص در فرکانس های بالا، مناسب نیستند. موجبرهای دی الکتریک نیز زیاد مورد توجه قرار نگرفته اند، زیرا افت تشعشعی بالا و لزوم ارتباط پیچیده با مدارهای مسطح از عیب های اساسی این نوع موجبرهاست. از این رو نیاز به ساخت موجبرهایی با ساختار جدید احساس می شد. PCB و LTCC دو مورد از اساسی ترین بلوک های ساخته شده در مدارهای مجتمع معمول و با هزینه ساخت کم هستند که در RF مورد استفاده قرار می گیرند. نسل جدیدی از مدارهای مجتمع فرکانس بالا که در مایکروویو و اپتو الکترونیک مطرح شده اند، خانواده SIC ها هستند. اساس طراحی این مدارها ترکیب ساختارهای غیر مسطح با عایق زیرلایه و پیاده سازی آن ها بصورت مسطح است. SIW و SISW و SINRD و SIIDG از ساختارهای پر کاربرد و مطرح خانواده SIC ها هستند که در پیوست ۳ چند نمونه از ساختارهای پرکاربرد این خانواده نشان داده شده است. در این مدارات، ساختارهای شبیه موجبر قابل پیاده سازی است.
در این پایان نامه یک فیلتر SIW دو پستی باند X با استفاده از روش FDTD بررسی شده که شرط مرزی PML به عنوان مرز جاذب به کار رفته است. همچنین برای اطمینان از صحت جواب های بدست آمده، این جواب ها با جواب های حاصل از شبیه سازی به کمک نرم افزار HFSS مقایسه شده و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده شده است.
مقدمه:
SIW نوع جدیدی از موجبر است که در طی چند سال اخیر پیشنهاد و محقق شده و پاسخگوی بسیاری از نیازهای طراحی در مدارات مایکروویو است. این موجبر شامل دو ردیف استوانه فلزی است که به صورت متناوب در عایق زیرلایه قرار گرفته اند. دیواره های فلزی بالا و پایین زیرلایه به همراه دیواره های متناوب در دو طرف آن، که نقش مشابهی با دیواره های موجبر مستطیلی را ایفا می کنند، ساختاری شبیه به موجبر مستطیلی ارائه می دهند. به این ترتیب، SIW از مزایای مو جبر مستطیلی از جمله ضریب کیفیت بالا، انتقال توان بالا و تلفات تشعشعی کم برخوردار است، ضمن اینکه همانند خطوط مایکرواستریپ قابلیت مجتمع شدن در عایق مدار چاپی را دارد و هزینه ساخت آن نیز به همین دلیل کم است.
همچنین امپدانس آن نسبت به موجبر مستطیلی معمولی بسیار کم شده و مشکل تطبیق امپدانس با مدارهای مسطح را برطرف نموده است.
در این پروژه فیلتر SIW مورد مطالعه قرار گرفته است. ساختار SIW شرح داده شده و مودهای قابل انتشار در آن مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل دوم روش FDTD به عنوان یک روش حل عددی معادلات الکترومغناطیس معرفی می شود. در فصل سوم تئوری مختصری از فیلترها بیان شده، سپس یک فیلتر طرح دو پستی با استفاده از SIW در X-band طراحی و با استفاده از روش FDTD شبیه سازی می شود که مراحل شبیه سازی با FDTD و نتایج این شبیه سازی و مقایسه نتایج با نتایج حاصل از شبیه سازی با نرم افزار HFSS در فصل چهارم مورد بررسی قرار می گیرد و در نهایت در فصل پنجم مروری کلی بر نتایج بدست آمده از این پایان نامه خواهیم داشت و پیشنهاداتی برای ادامه کار خواهیم داد.
تعداد صفحه : 85
چکیده........................................................................................................................................................................... ۱
مقدمه ......................................................................................................................................................................... ۳
SIW فصل اول – معرفی ساختار موجبر
۵ ........................................................................................................ SIW ۱. مودهای قابل انتشار در ساختار -۱
به عنوان یک ترکیب پریودیک ...................................................................................................... ۸ SIW .۱-۲
۱۱ ................................................ SIW ۱. تأثیر فاصله بین استوانه های مجاور بر مشخصه افت موجبر -۲-۱
۱۳ .............................................................................................. SIW ۱. توجیه مشخصه افت در ساختار -۲-۲
۱۴ ...................................................................................................................... SIW ۱. مراحل طراحی موجبر -۳
۱۵.................................................................................................................................... SIW ۱. فرکانس قطع -۴
۱. مبدل ها ...................................................................................................................................................... ۱۵ -۵
۱۶ .................................................................................................. SIW ۱. مبدل خط کوپلنر به موجبر -۵-۱
به خط مایکرواستریپ ...................................................................................... ۱۶ SIW ۱. مبدل موجبر -۵-۲
SIW فصل دوم – فیلتر
۲. مختصری از تئوری فیلتر............................................................................................................................. ۲۰ -۱
۲. مشخصه افت فیلتر باترورث ............................................................................................................ ۲۰ -۱-۱
۲. مشخصه افت فیلتر چبی چف .......................................................................................................... ۲۱ -۱-۲
۲. محاسبه المان های فیلتر پایین گذر باترورث و چبی چف .............................................................. ۲۲ -۱-۳
۲. معکوس کننده امپدانس و ادمیتانس ........................................................................................................ ۲۴ -۲
۲. ترکیب های یک پستی و دو پستی در داخل موجبر مستطیلی ................................................................ ۲۶ -۳
۲. محاسبه مدار معادل پست .................................................................................................................... ۲۷ -۳-۱
ز
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
فصل سوم - روش تفاضل محدود حوزه زمان در تحلیل فیلتر
٣. مقدمه ......................................................................................................................................................... ٢٩ -١
در فضای سه بعدی ............................................................................................... ٣٠ FDTD ٣. فرمول بندی -۲
۳- شرایط مرزی جذب ................................................................................................................................... ٣٨ -۳
۳۸ .................................................................................................................................. MUR ۳- روش -۳-۱
۳- شرط مرزی جذب و استفاده از روش تطبیق امپدانس یا لایه های تطبیق شده............................. ۳۹ -۳-۲
۳- منابع تحریک ............................................................................................................................................ ۴۲ -۴
فصل چهارم - طراحی و شبیه سازی فیلتر
۴. مقدمه........................................................................................................................................................... ۴۵ -۱
۴. طراحی فیلتر .............................................................................................................................................. ۴۵ -۲
۴. مرحله اول: محاسبه معکوس کننده ها و تشدید کننده ها................................................................ ۴۵ -۲-۱
۴. مرحله دوم: محاسبه مکان پست ها در موجبر ................................................................................. ۴۶ -۲-۲
۴. مرحله سوم: محاسبه مکان پست ها در موجبر حاوی دی الکتریک................................................ ۴۶ -۲-۳
۴. مرحله چهارم...................................................................................................................................... ۴۷ -۲-۴
۴. نتایج طراحی فیلتر دو پستی........................................................................................................................ ۴۷ -۳
۵۰ ........................................................................................................................ SIW ۴. تطبیق و تغذیه فیلتر -۴
۴. تغذیه فیلتر......................................................................................................................................... ۵۰ -۴-۱
۴. مبدل ربع طول موج ......................................................................................................................... ۵۱ -۴-۲
۵۲ ....................................................................................................................FDTD ۴. مدل فیلتر در فضای -۵
۴. مدل سازی منبع......................................................................................................................................... ۵۳ -۶
۴- استخراج پارامترهای اسکترینگ فیلتر در حوزه فرکانس ......................................................................... ۵۵ -۷
۴- بررسی نتایج ............................................................................................................................................. ۵۷ -۸
ح
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
فصل پنجم - نتیجه گیری و پیشنهادات
۵- نتیجه گیری ............................................................................................................................................. ۶۱ -۱
۵- پیشنهادات ................................................................................................................................................ ۶۲ -۲
پیوست ۱ - قانون براگ............................................................................................................................................. ۶۴
۶۶ ......................................................................................................................FDTD پیوست ۲ - معیار پایداری در
۶۸ ...........................................................................................................................................SIC پیوست ۳ - خانواده
منابع و مآخذ ............................................................................................................................................................ ۶۹
فهرست منابع لاتین ..................................................................................................................................................... ۷۰
فهرست منابع فارسی .................................................................................................................................................... ۷۲
چکیده انگلیسی