MİKROŞERİT FİLTRE TASARIMI

Tez Danışmanı:Yrd. Doç. Dr. Salih DEMİREL

07014082 Oğuz Mehmet KILIÇ

İÇİNDEKİLER

• BUTTERWORTH YAKLAŞIMI

• NORMALİZE ELEMAN DEĞERLERİNİN FREKANS VE EMPEDANS ÖLÇEKLENDİRMESİ

• RİCHARD DÖNÜŞÜMÜ

• KURODA TANIMLAMALARI

• PARALEL DALLAR İLE MİKROŞERİT ALÇAK GEÇİREN FİLTRE TASARIMI

AMAÇ

• 4.5 GHz kesim frekansında Butterworth yaklaşımıyla Alçak Geçiren Filtre Tasarımı

YÖNTEM

• Araya Girme Kaybı Metodu kullanılarak tasarım yapılmıştır.

• Sistemin analizi ve simülasyonu AWR Design Environment programı

kullanılmıştır.

• 3. dereceden Butterworth filtre değerleri frekans ve empedans ölçeklendirmesi ile

toplu elemanlarla tasarlanmıştır.

• Toplu elemanlı Butterworth filtrenin mikroşerit eşdeğeri Richard Dönüşümü ve

Kuroda Tanımlamaları kullanılarak elde edilmiştir.

BUTTERWORTH YAKLAŞIMI

Butterworth filtresinin zayıflama karakteristiği

1 Ohm’luk kaynak ve yük dirençleri arasında çalışan Butterworth filtrenin normalize eleman değerleri

Butterworth alçak-geçiren filtre prototipleri

NORMALİZE ELEMAN DEĞERLERİNİN FREKANS VE EMPEDANS ÖLÇEKLENDİRMESİ

Frekans ve Empedans Ölçeklendirmesine Örnek

Normalize eleman değerlerinin frekans ve empedans ölçeklendirmesi sonucu elde edilen

grafik

0 5 10 15

Frequency (GHz)

Graph 1

-150

-100

-50

0

3 GHz-17.69 dB

2 GHz-3.012 dB

DB(|S(2,1)|)

Schematic 1

DB(|S(1,1)|)

Schematic 1

RİCHARD DÖNÜŞÜMÜ

Kuroda Tanımlamaları

Paralel Dallar ile Mikroşerit Alçak Geçiren Filtre Tasarımı

Kuroda Dönüşümü Uygulanışı

4.5 GHz 3. Dereceden Alçak Geçiren LC Filtre

INDID=L1L=1.768 nH

INDID=L2L=1.768 nH

CAPID=C1C=1.415 pF

PORTP=1Z=50 Ohm

PORTP=2Z=50 Ohm

4.5 GHz 3. Dereceden Alçak Geçiren Filtreye Ait S11-S21 Parametreleri

0 2 4 6 8 10

Frequency (GHz)

Graph 1

-100

-80

-60

-40

-20

09 GHz-18.13 dB

6 GHz-8.208 dB

4.5 GHz-3.011 dB

DB(|S(1,1)|)Schematic 1

DB(|S(2,1)|)Schematic 1

TXLine Programında RT/Duroid taban malzemesi için Z0

karakteristiklerine karşılık düşen mikroşerit hat parametrelerinin

elde edilmesi

RT/Duroid için bulunan hat parametreleri

MLINID=TL1W=w1 mmL=l1 mm

MLINID=TL2W=w1 mmL=l1 mm

MLINID=TL3W=w3 mmL=l3 mm

MLINID=TL4W=w3 mmL=l3 mm

MLEFID=TL5W=w1 mmL=l1 mm

MLEFID=TL6W=w2 mmL=l2 mm

MLEFID=TL7W=w1 mmL=l1 mm

1 2

3

MTEE$ID=TL8

1 2

3

MTEE$ID=TL9

1 2

3

MTEE$ID=TL10

MSUBEr=2.2H=0.7874 mmT=0.03556 mmRho=1Tand=0.003ErNom=2.2Name=SUB1

PORTP=1Z=50 Ohm

PORTP=2Z=50 Ohm

w1=0.6559l1=6.301

w2=6.13658l2=5.885

w3=2.381l3=6.069

4.5GHz 3. Dereceden butterworthfiltrenin S11-S21 parametreleri

0 2 4 6 8 10

Frequency (GHz)

filtre1

-110

-90

-70

-50

-30

-10

0

9 GHz-34.9 dB

4.5 GHz-3.599 dB

6 GHz-16.29 dB

DB(|S(1,1)|)

filtre1

DB(|S(2,1)|)

filtre1

4.5GHz 3. Dereceden butterworth filtrenin S11-S21 parametreleri

0 5 10 15

Frequency (GHz)

filtre1

-110

-90

-70

-50

-30

-10

0

9 GHz-34.9 dB

4.5 GHz-3.599 dB

6 GHz-16.29 dB

DB(|S(1,1)|)

filtre1

DB(|S(2,1)|)

filtre1

Devreye Ait Layout Şekli

TXLine Programında RO 3006 taban malzemesi için Z0

karakteristiklerine karşılık düşen mikroşerit hat parametrelerinin

elde edilmesi

4.5GHz 3. Dereceden butterworthfiltrenin S11-S21 parametreleri

0 2 4 6 8 10

Frequency (GHz)

filtre2

-100

-80

-60

-40

-20

0

9 GHz-23.21 dB

6 GHz-13.74 dB

4.5 GHz-1.621 dB

DB(|S(1,1)|)filtre2

DB(|S(2,1)|)filtre2

0 5 10 15 20

Frequency (GHz)

filtre2

-100

-80

-60

-40

-20

0

9 GHz-23.21 dB

6 GHz-13.74 dB

4.5 GHz-1.621 dB

DB(|S(1,1)|)filtre2

DB(|S(2,1)|)filtre2

4.5GHz 3. Dereceden butterworth filtrenin S11-S21 parametreleri

SONUÇ

• İlk aşamada istenilen filtre özelliklerini sağlayan Butterworth prototip değerleri elde

edilmiş sonrasında kesim frekansına uygun olarak frekans ve empedans

ölçeklendirmesi yapılmış ve LC tipi devre tasarlanmıştır.

• Sonrasında Richard Dönüşümü ve Kuroda Tanımlamaları kullanılarak devrenin

mikroşerit eşdeğer devre parametreleri elde edilmiştir.

• Devre parametreleri kullanılarak mikroşerit hattın iki farklı taban malzemesi için

genişlik ve uzunluk değerleri elde edilmiştir.

• Yapılan simülasyonlarda devrelerin S11 ve S21 parametreleri incelenmiştir.

• Sonuçta 4.5 GHz kesim frekanslı Alçak Geçiren Butterworth filtre tasarımı

gerçekleştirilmiştir.