فیلتر عنصر گسسته

فیلتر عنصر گسسته  یک فیلتر الکترونیکی است که در آن خازن، سلف و مقاومت (عناصر مدار) در خازن‌های گسسته، سلف‌ها و مقاومت‌ها همان‌طور که در فیلترهای متعارف قرار دارند، متمرکز نیستند. هدف آن اجازه عبور طیف وسیعی از فرکانس‌های سیگنال، اما مسدود کردن مابقی است. فیلترهای متعارف از سلف و خازن ساخته می‌شوند، و مدارهای ساخته شده توسط مدل اجزای محدود توصیف می‌شود، که هر عنصر را در یک مکان «جمع می‌کند» در نظر می‌گیرد. این مدل از نظر مفهومی ساده است، اما در صورتی که فرکانس سیگنال افزایش یابد، یا کاهش طول موج، به‌طور فزاینده‌ای غیرقابل اعتماد می‌شود. مدل عنصر گسسته در همه فرکانس‌ها بکار برده می‌شود و در تئوری خط انتقال استفاده می‌شود. بسیاری از اجزای گسسته از طول کوتاه خط انتقال ساخته شده‌اند. در نمای گسسته مدارها، عناصر در طول هادی توزیع می‌شوند و به‌طور غیرقابل تفکیک با هم مخلوط می‌شوند. طراحی فیلتر معمولاً فقط مربوط به سلف و خازن است، اما به دلیل این اختلاط عناصر، نمی‌توان آن‌ها را به عنوان خازن‌ها و سلف‌های «فشرده» جداگانه مورد استفاده قرار داد. هیچ فرکانس دقیقی در بالا وجود ندارد که از فیلترهای عناصر گسسته استفاده شود، اما به ویژه با باند مایکروویو (طول موج کمتر از یک متر) در ارتباط هستند.

فیلتر عنصر گسسته در بسیاری از کاربردهای مشابه به عنوان فیلترهای عنصر فشرده، مانند: قابلیت‌انتخاب کانال‌های رادیویی، محدودسازی‌باند نویز و تسهیم‌سازی چندین سیگنال در یک کانال استفاده می‌شود. فیلترهای عنصر گسسته ممکن است برای هر یک از شکل‌باندهای ممکن با عناصر فشرده (پایین‌گذر، میان‌گذر و غیره) به استثنای بالاگذر که معمولاً فقط تقریبی است ساخته شود. کلیه دسته‌های فیلتر مورد استفاده در طراحی‌های عناصر فشرده (باتروت، چبیشف و غیره) با استفاده از یک رویکرد عنصر گسسته قابل اجرا هستند.

شکل‌های اجزای زیادی برای ساخت فیلترهای عنصر گسسته وجود دارد، اما همه این‌ها ویژگی مشترک ایجاد ناپیوستگی در خط انتقال را دارند. این ناپیوستگی‌ها امپدانس راکتیو را برای جبهه‌موجی که در زیر خط حرکت می‌کند، ایجاد می‌کنند و این واکنش‌ها می‌تواند با طراحی انتخاب شود تا به عنوان تقریب برای سلف‌های فشرده، خازن‌ها یا تشدیدگرها عمل کند، همان‌طور که توسط فیلتر مورد نیاز است.

تاریخچه 
توسعه فیلترهای عناصر گسسته در سال‌های قبل از جنگ جهانی دوم آغاز شد. وارن پی میسون زمینه مدارهای عناصر گسسته را ایجاد کرد. مقاله بزرگ در مورد این موضوع در سال ۱۹۳۷ توسط میسون و سایکس منتشر شد. میسون ثبت اختراع را خیلی زودتر، یعنی در سال ۱۹۲۷، ثبت کرده بود، و این حق ثبت اختراع ممکن است شامل اولین طراحی الکتریکی منتشر شده باشد که از تجزیه و تحلیل عناصر فشرده فاصله می‌گیرد. کار میسون و سایکس بر روی قالب‌های کابل کواکسیال و زوج‌های متوازن متمرکز شده بود - فناوری‌های مسطح هنوز مورد استفاده قرار نمی‌گرفتند. پیشرفت زیادی در سال‌های جنگ انجام شده‌است که ناشی از نیازهای فیلتر رادار و پادکار الکترونیکی است. بخش خوبی از این در آزمایشگاه پرتوی MIT بود اما آزمایشگاه‌های دیگر در ایالات متحده و انگلیس نیز دخیل شدند.

جستارهای وابسته 
 فیلتر اراف و مایکروویو
 فیلتر موجبر
 خط‌سیخک
 تقسیم‌کننده توان و تزویج‌گرهای جهت‌دار

منابع

کتاب‌شناسی 

 Bahl, I. J. Lumped Elements for RF and Microwave Circuits, Artech House, 2003 .
 Barrett, R. M. and Barnes, M. H. "Microwave printed circuits", Radio Telev., vol.46, p. 16, September 1951.
 Barrett, R. M. "Etched sheets serve as microwave components", Electronics, vol.25, pp. 114–118, June 1952.
 Benoit, Hervé Satellite Television: Techniques of Analogue and Digital Television, Butterworth-Heinemann, 1999 .
 Bhat, Bharathi and Koul, Shiban K. Stripline-like Transmission Lines for Microwave Integrated Circuits, New Age International, 1989 .
 Carr, Joseph J. The Technician's Radio Receiver Handbook, Newnes, 2001 
 Cohn, S. B. "Parallel-coupled transmission-line resonator filters", IRE Transactions: Microwave Theory and Techniques, vol.MTT-6, pp. 223–231, April 1958.
 Connor, F. R. Wave Transmission, Edward Arnold Ltd. , 1972 .
 Cristal, E. G. and Frankel, S. "Hairpin line/half-wave parallel-coupled-line filters", IEEE Transactions: Microwave Theory and Techniques, vol.MTT-20, pp. 719–728, November 1972.
 Fagen, M. D. and Millman, S. A History of Engineering and Science in the Bell System: Volume 5: Communications Sciences (1925–1980), AT&T Bell Laboratories, 1984.
 Farago, P. S. An Introduction to Linear Network Analysis, English Universities Press, 1961.
 Ford, Peter John and Saunders, G. A. The Rise of the Superconductors, CRC Press, 2005 .
 Golio, John Michael The RF and Microwave Handbook, CRC Press, 2001 .
 Hong, Jia-Sheng and Lancaster, M. J. Microstrip Filters for RF/Microwave Applications, John Wiley and Sons, 2001 .
 Huurdeman, Anton A. The Worldwide History of Telecommunications, Wiley-IEEE, 2003 .
 Jarry, Pierre and Beneat, Jacques Design and Realizations of Miniaturized Fractal Microwave and RF Filters, John Wiley and Sons, 2009 .
 Kneppo, Ivan Microwave Integrated Circuits, Springer, 1994 .
 Konishi, Yoshihiro Microwave Integrated Circuits, CRC Press, 1991 .
 Lee, Thomas H. Planar Microwave Engineering: A Practical Guide to Theory, Measurement, and Circuits, Cambridge University Press, 2004 .
 Levy, R. "Theory of direct coupled-cavity filters", IEEE Transactions: Microwave Theory and Techniques, vol.MTT-15, pp. 340–348, June 1967.
 Levy, R. Cohn, S.B. , "A History of microwave filter research, design, and development", IEEE Transactions: Microwave Theory and Techniques, pp. 1055–1067, vol.32, issue 9, 1984.
 Lundström, Lars-Ingemar Understanding Digital Television, Elsevier, 2006 .
 Makimoto, Mitsuo and Yamashita, Sadahiko "Microwave resonators and filters for wireless communication: theory, design, and application", Springer, 2001 .
 Mason, W. P. and Sykes, R. A. "The use of coaxial and balanced transmission lines in filters and wide band transformers for high radio frequencies", Bell Syst. Tech. J., vol.16, pp. 275–302, 1937.
 Matthaei, G. L. "Interdigital band-pass filters", IRE Transactions: Microwave Theory and Techniques, vol.MTT-10, pp. 479–491, November 1962.
 Matthaei, G. L. "Comb-line band-pass filters of narrow or moderate bandwidth", Microwave Journal, vol.6, pp. 82–91, August 1963.
 Matthaei, George L. ; Young, Leo and Jones, E. M. T. Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures McGraw-Hill 1964 (1980 edition is ).
 Niehenke, E. C. ; Pucel, R. A. and Bahl, I. J. "Microwave and millimeter-wave integrated circuits", IEEE Transactions: Microwave Theory and Techniques, vol.50, Iss. 2002, pp.846–857.
 Di Paolo, Franco Networks and Devices using Planar Transmission Lines, CRC Press, 2000 .
 Ragan, G. L. (ed.) Microwave transmission circuits, Massachusetts Institute of Technology Radiation Laboratory, Dover Publications, 1965.
 Richards, P. I. "Resistor-transmission-line circuits", Proceedings of the IRE, vol.36, pp. 217–220, Feb. 1948.
 Rogers, John W. M. and Plett, Calvin Radio Frequency Integrated Circuit Design, Artech House, 2003 .
 Sarkar, Tapan K. History of Wireless, John Wiley and Sons, 2006 .
 Sevgi, Levent Complex Electromagnetic Problems and Numerical Simulation Approaches, Wiley-IEEE, 2003 .
 Thurston, Robert N. , "Warren P. Mason: 1900-1986", Journal of the Acoustical Society of America, vol. 81, iss. 2, pp. 570-571, February 1987.
 Young, L. "Direct-coupled cavity filters for wide and narrow bandwidths" IEEE Transactions: Microwave Theory and Techniques'', vol.MTT-11''', pp. 162–178, May 1963.

فناوری مایکروویو
مدارهای عناصر گسسته