Cad μικροκυματικών ηθμών για τυπωμένα κυκλώματα με το λογισμικό Matlab
Creators: name: Μπιμπίρης, Αθανάσιος Αργύριου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Μικροταινιακές γραμμές
Μικροκυματικά φίλτρα
Περιοδικές δομές
Σύζευξη μικροταινιακών γραμμών
Microstrip lines
Microwave filter
Interdigital capacitors
MATLAB

description: Στην εργασία αναλύονται μέθοδοι σχεδιασμού μικροκυματικών φίλτρων με χρήση μικροταινιακών γραμμών μεταφοράς. Τα παθητικά φίλτρα που χρησιμοποιούνται σε διατάξεις που λειτουργούν στη περιοχή των μικροκυμάτων υλοποιούνται με παθητικά ηλεκτρικά στοιχεία όπως χωρητικότητες και αυτεπαγωγές. Στις υψηλές όμως συχνότητες η υλοποίηση πυκνωτών και πηνίων καθίσταται δύσκολή. Επιπλέον η χρήση τυπωμένων κυκλωμάτων επέβαλλε η υλοποίηση των στοιχείων C και L να γίνει με επίπεδης μορφής δομές, στις οποίες τα χαρακτηριστικά ηλεκτρικά μεγέθη προσδιορίζονται με θεωρία πεδίου. Παρόλα αυτά οι κλασσικές μέθοδοι σχεδιασμού φίλτρων, όπως η μέθοδος εισαγωγής απωλειών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σχεδίαση ηθμών σε τυπωμένα συστήματα αρκεί να γίνει η κατάλληλη αντιστοίχηση μεταξύ των τιμών C και L και των χαρακτηριστικών της τυπωμένης δομής. Στην εργασία γίνεται ανάλυση των δύο βασικών μεθοδολογιών εισαγωγής απωλειών για τη σχεδίαση ηθμών, της μεθόδου Chebyshev και της μεθόδου Maximally Flat. Με βάση την αντίστοιχη θεωρία δημιουργήθηκε σε περιβάλλον MATLAB λογισμικό σχεδίασης: α) χαμηλοπερατού ηθμού με περιοχές τυπωμένων γραμμών διαδοχικά υψηλής και χαμηλής χαρακτηριστικής αντίστασης (Stepped Impedance Low Pass Filters), β) ζωνοπερατού ηθμού με συζευγμένους ταλαντωτές (Coupled Resonators Bandpass Filters), γ) ζωνοπερατών ηθμών με μικροταινιακές γραμμές συζευγμένες σε σειρά και παράλληλα δ) ζωνοπερατού interdigital ηθμού και ε) ζωνοπερατού ηθμού με ηλεκτρική , μαγνητική και υβριδική (ηλεκτρική - μαγνητική) σύζευξη συντονισμένων ορθογωνικών ανοιχτών δακτυλίων (Square Open Loop Resonators, SOLR). Για όλες τις κατηγορίες ηθμών δημιουργήθηκε με το πρόγραμμα MATLAB γραφικό περιβάλλον (αρχείο GUI) με το οποίο ο χρήστης μπορεί να δώσει τις προδιαγραφές του φίλτρου και να λάβει αντίστοιχα αποτελέσματα:1) τη γεωμετρία της δομής και 2) τη συχνοτική απόκριση που προκύπτει από τη προσομοίωση του ηθμού.Στην εργασία δίνονται αριθμητικά παραδείγματα υπολογισμού με το πρόγραμμα MATLAB και προς σύγκριση τα αντίστοιχα αποτελέσματα με προσομοίωση με λογισμικό του εμπορίου.
description: In this work methods of design microwave filters by the use of microstrips lines are analyzed. The passive microwave filters are realized with electric elements (quantities) such as capacitors (capacities) and coils (inductances). In the high frequency bands the realization of capacitors and coils is difficult. More over the utilization of printed circuits requires the C and L elements to be planar structures in which the characteristic electric quantities are calculates via the electromagnetis field theory. For all that, the classic methods of design filters such as the insertion loss method can be applied for the design of printed circuit filters if the proper correspondence between the C and L values and the structural characteristics of the printed scheme is established.In the work the theoretical analysis of the two main Insertion Loss methods, the Chebyshev method and the Maximally Flat are presented.Code module with MATLAB software was created for the design of a) Stepped Impedance Low Pass Filters, b) Band - pass filters using Coupled Resonators, c) Band-pass Filters with microstrip lines series and parallel coupled, d)Band-pass Interdigital Filters, e) Band-pass Filters of electric - magnetic coupled square open loop resonators.For all the arrangements a graphical user interface (MATLAB - GUI files) was created in order the user to input the technical specifications of the filter and export structural parameters of the circuit as well as its frequency response.Arithmetic examples with results received by the code are presented and for comparison reasons the frequency responses simulated via a commercial software are presented.