3.1.
Triplexer Microstrip Compacto para aplicaciones
Multibanda [WHWYKan]
Este trabajo presenta un triplexer microstrip con actuaciones multibanda mediante el uso de los resonadores simples en cascada para reducir el tamaño del circuito. Los tres canales de banda de paso del triplexer se pueden generar mediante el uso de los resonadores de impedancia escalonada (SIR - Step Impedance Resonator) y los resonadores de impedancia uniforme (UIR - Uniform Impedance Resonator). El triplexer básicamente se compone de dos UIR (resonador 1 y 4) y dos SIR (reson- ador 2 y 3). El resonador 1 es el resonador común, conectado al puerto de entrada (puerto 1), que pueden ofrecer los tres modos de resonancia a las frecuencias de 2, 4 y 6 GHz. Por lo tanto, el resonador 2, conectado al puerto de primera salida (puerto 2), junto con el resonador común proporciona el canal de pasabanda por primera vez en 2 GHz. En el procedimiento de diseño similar, el resonador 3, conectado al puerto de la segunda salida (puerto 3), se combina con el resonador común para proporcionar el canal pasabanda de 4 GHz. El resonador 4, conectado al puerto 3 de salida (puerto 4), es también, junto con el resonador común acoplado con el canal 3 la tercera banda a 6 GHz.
Especificaciones del Sustrato
Material Duroid 5880
Constante dieléctrica (er) 2.2
Espesor (mm) 0.787
Tangente de pérdidas 0.0009 Tamaño del sustrato (mm) 35 x 25
Table 3.1.: Especificaciones técnicas del sustrato para la sec. 3.1 del estado del arte.
El diseño tiene una buena respuesta multibanda a 2, 4 y 6 GHz. la propuesta tiene un tamaño compacto de 35 x 25 mm, ver Fig. 3.4. El triplexer se fabrica con sustrato Duroid 5880, una constante dieléctrica 2.2, espesor de 0.787mm y una tangente de pérdidas 0.0009 especificados en la Tab. 3.1. El nivel de aislamiento entre los tres
3.1 Triplexer Microstrip Compacto para aplicaciones Multibanda [WHWYKan] Pérdidas por Inserción
Figure 3.1.: Pérdidas por inserción en simulación y medición de cada canal respec-
tivamente de la sec. 3.1 del estado del arte [WHWYKan]. Pérdidas por Retorno
Figure 3.2.: Pérdidas por retorno en simulación y medición de cada canal respec-
tivamente de la sec. 3.1 del estado del arte [WHWYKan].
canales es de más de -30 dB, ver Tab. 3.2. Por tanto, el triplexer es particularmente adecuado para aplicaciones en los modernos sistemas de comunicación multiservicio [WHWYKan].
3.2 Miniaturización de Triplexer con Resonador Común Microstrip sin Red de Acople Adicional [TCRan]
Figure 3.3.: Layout del triplexer a fabricar para la sec. 3.1 del estado del arte
[Mon08].
Especificaciones del Triplexer
Canal 1 Canal 2 Canal 3
Frecuencia central (GHz) 2 4 6
Ancho de banda fraccional (%) 12.5 5.2 3.5
Coeficiente de acoplamiento (M) 0.11 0.045 0.03
Factor de calidad (Q) 34.4 20 9.5
Pérdidas por inserción (dB) 0.7 1.75 2.55
Table 3.2.:Especificaciones de los tres canales de salida del triplexer para la sec. 3.1
del estado del arte.
3.2.
Miniaturización
de Triplexer con Resonador
Común Microstrip sin Red de Acople Adicional
[TCRan]
El triplexer propuesto tiene una respuesta en frecuencia de tercer orden de tipo Chebyshev en cada canal y se compone de siete resonadores. Por otra parte, la red adicional acoplada colocada en el puerto de entrada es necesaria para los triplexers convencionales, pero no es necesario para este proyecto. El triplexer experimental se fabrica con sustrato Rogers RO4003, una constante dieléctrica 3.38, espesor de 0.508mm y una tangente de pérdidas 0.0027 como se muestra en la Tab. 3.3. El triplexer está formado por la conexión de tres filtros paso banda Chebyshev de tercer orden con un resonador común. Cada filtro puede ser diseñado de forma individual para producir la banda de paso deseada antes de la combinación de los tres como un triplexer. El resonador 1 está basado en el resonador SIR está diseñado para
3.2 Miniaturización de Triplexer con Resonador Común Microstrip sin Red de Acople Adicional [TCRan]
Figure 3.4.: Triplexer fabricado con el sustrato Duroid 5880, sec. 3.1 del estado del
arte [WHWYKan].
ser capaz de operar simultáneamente en tres frecuencias de los canales específicos con el fin de ser compartido por los tres canales del filtro.
Especificaciones del Sustrato
Material Rogers RO4003
Constante dieléctrica (er) 3.38
Espesor (mm) 0.508
Tangente de pérdidas 0.0027
Tamaño del sustrato (mm) 60 x 39.5
Table 3.3.:Especificaciones técnicas del sustrato para la sec. 3.2 de estado del arte.
Especificaciones del Triplexer
Canal 1 Canal 2 Canal 3
Frecuencia central (GHz) 1.47 2.25 3
Ancho de banda fraccional (%) 3.5 4.2 5.6
Coeficiente de acoplamiento (M) 0.032 0.038 0.051
Factor de calidad (Q) 29.6 24.7 18.5
Pérdidas por inserción (dB) 2.9 2.3 2
Table 3.4.:Especificaciones de los tres canales de salida del triplexer para la sec. 3.2
del estado del arte.
3.2 Miniaturización de Triplexer con Resonador Común Microstrip sin Red de Acople Adicional [TCRan]
(a) Simulación de los parámetros S.
(b) Medición de la parámetros S.
Figure 3.5.: Perdidas por inserción y retorno, en simulación y medición de cada
canal respectivamente de la sec. 3.2 del estado del arte [TCRan].
lugar de orden superior, y el segundo de orden superior, las frecuencias de resonancia del resonador común, puede ser compartido por tres los canales de filtro, ver Tab. 3.4.
3.2 Miniaturización de Triplexer con Resonador Común Microstrip sin Red de Acople Adicional [TCRan]
Figure 3.6.: Layout del Triplexer a fabricar para la sec. 3.2 del estado del arte
[TCRan].
En comparación con el triplexer convencional, la propuesta tiene un tamaño com- pacto de 60 x 39.5mm, ver Fig. 3.7. Los resultados medidos concuerdan con las predicciones de la simulación, el circuito es particularmente adecuado para aplica- ciones multibanda y multiservicio en los futuros sistemas de comunicaciones móviles [TCRan].
Figure 3.7.: Triplexer fabricado con el sustrato Rogers RO4003, sec. 3.2 del estado
3.3 Filtros Microstrip Trisección Paso Banda con Acoplamiento Cruzado con Características de Frecuencia Asimétrica [HL99]
3.3.
Filtros Microstrip Trisección Paso Banda con
Acoplamiento Cruzado con Características de
Frecuencia Asimétrica [HL99]
Un par de filtros microstrip trisección paso banda, que consiste en acoplamiento cruzado de resonadores de bucle abierto y exhibiendo características asimétricas de frecuencia, se analizan en esta investigación. La utilización de resonadores microstrip de bucle abierto no sólo hace que los filtros sean compactos, sino que también permite que el acoplamiento cruzado realizado sea positivo o negativo. Esto resulta con un polo de atenuación a la frecuencia finita en el lado alto o el lado bajo de la banda de paso, de modo que la respuesta en frecuencia es asimétrica. Dos diseños de filtros de este tipo se describen en la Fig. 3.8.
Figure 3.8.: Par de Filtros paso banda microstrip Trisección con acoplamiento
cruzado, (a) Filtro con alta selectividad en la parte alta de la banda de paso, (b) Filtro con alta selectividad en la parte baja de la banda paso [HL99].
3.4 Conclusiones / Apreciaciones finales / Miscelánea
sales son prometedores para las comunicaciones móviles y otras aplicaciones. El uso de superconductores de alta temperatura puede mejorar considerablemente su rendimiento. También se puede esperar que los filtros microstrip de frecuencia asimétrica con más de tres resonadores puedan ser desarrollados sobre la base de las configuraciones de filtros propuestos trisección [HL99].
3.4.
Conclusiones / Apreciaciones finales / Miscelánea
Tomando como referencia los trabajos presentados en este apartado, se planea tomar como ejemplo la estructura de resonador cuadrado y su respectiva unión para su análisis, diseño y observación de la respuesta en frecuencia.
De acuerdo a las investigaciones realizadas sobre triplexers encontramos amplias diferencias en el tipo de estructura de filtro utilizado en la fabricación de los mismos y las especificaciones técnicas aplicadas, la mayoría de investigaciones están basadas en frecuencias superiores a los 1 GHz.
Los sustratos caracterizados utilizados tienen constantes dieléctricas pequeñas que varían entre 2.2 y 3.8, lo que da como resultado el ancho de banda angosto de los filtros como podemos observar en los dos primeros casos vistos en la sec. 3.1 y sec. 3.2. Los resultados en la fabricación de la placa es inferior a los 10 cm que está dentro de los parámetros que también se estipula en esta investigación.
Hay investigaciones basadas en filtros trisección pero únicamente de forma teórica y explicativa del funcionamiento de este tipo de estructura, sin embargo, no hay muchas pruebas realizadas y sobre todo de la implementación de algún tipo de circuito utilizando filtros resonadores trisección.