Projeto de filtros reconfiguráveis de malha aberta baseado na adição de estruturas ressonantes eletricamente controladas
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40732 |
Resumo: | A primeira parte deste trabalho apresenta o arcabouço teórico necessário para o projeto e ajuste de filtros ressonantes em malha aberta. Para tal, é feita uma revisão minuciosa da teoria de matriz de acoplamento, onde é fornecido, por meio de demonstrações matemáticas, o entendimento de como esta se relaciona com filtros de micro-ondas ressonantes. Ainda dentro dessa etapa, surge a primeira contribuição do trabalho. Trata-se da apresentação de uma nova técnica para a obtenção e cancelamento das fases adicionais existentes nos parâmetros de espalhamento de filtros de micro-ondas, com aplicação direta na extração da sua matriz de acoplamento em situações onde os parâmetros S disponíveis possuam uma faixa estreita. Na segunda parte do trabalho, é matematicamente justificado que a adição de estruturas ressonantes internas nos ressoadores de filtros planares de malha aberta convencionais, desloca a frequência de ressonância deste dispositivo. Tal resultado, constitui o princípio de funcionamento de uma nova técnica que faz uso de diodos PIN para o projeto de filtros reconfiguráveis em malha aberta. Por meio dessa técnica, foi possível projetar, de forma bem- sucedida, filtros com aplicação em bandas utilizadas em redes 4G, 5G e de Internet das Coisas, onde medições de protótipos fabricados confirmaram o comportamento previsto em simulação. Em relação a outros métodos de projeto, a técnica proposta possibilita vantagens como: maior isolação elétrica entre circuitos de controle DC do diodo PIN e o sinal de RF, maior flexibilidade e reprodutibilidade de fabricação, e minimização dos efeitos das perdas causadas pelos diodos PIN. |
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Trata-se da apresentação de uma nova técnica para a obtenção e cancelamento das fases adicionais existentes nos parâmetros de espalhamento de filtros de micro-ondas, com aplicação direta na extração da sua matriz de acoplamento em situações onde os parâmetros S disponíveis possuam uma faixa estreita. Na segunda parte do trabalho, é matematicamente justificado que a adição de estruturas ressonantes internas nos ressoadores de filtros planares de malha aberta convencionais, desloca a frequência de ressonância deste dispositivo. Tal resultado, constitui o princípio de funcionamento de uma nova técnica que faz uso de diodos PIN para o projeto de filtros reconfiguráveis em malha aberta. Por meio dessa técnica, foi possível projetar, de forma bem- sucedida, filtros com aplicação em bandas utilizadas em redes 4G, 5G e de Internet das Coisas, onde medições de protótipos fabricados confirmaram o comportamento previsto em simulação. Em relação a outros métodos de projeto, a técnica proposta possibilita vantagens como: maior isolação elétrica entre circuitos de controle DC do diodo PIN e o sinal de RF, maior flexibilidade e reprodutibilidade de fabricação, e minimização dos efeitos das perdas causadas pelos diodos PIN.The first part of this work presents the theoretical framework necessary for the design and tunning of open-loop filters. To this end, a thorough review of the coupling matrix theory is made, where it is provided, through mathematical demonstrations, the understanding of how it relates to resonant microwave filters. Still within this stage, the first contribution of the work appears. It is the presentation of a new technique for obtaining and canceling the additional phases shifts existing in the microwave filter scattering parameters, with direct application in the extraction of its coupling matrix when the available S parameters have a narrow range. In the second part of the work, it is mathematically justified that the addition of internal resonant structures in the resonators of conventional open-loop filters, displaces the resonance frequency of this device. This result is the working principle of a new technique that makes use of PIN diodes for the design of reconfigurable open-loop filters. Through this technique, it was possible to successfully design filters applicable to bands used in 4G, 5G and Internet of Things networks, where measurements of manufactured prototypes confirmed the predicted behavior in simulation. In relation to other design methods, the proposed technique provides advantages such as: greater electrical insulation between DC control circuits of the PIN diode and the RF signal, greater flexibility and reproducibility of manufacture, and minimizing the effects of losses caused by PIN diodes.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia ElétricaDiodo PINFiltros reconfiguráveisMalha abertaMatriz de acoplamentoProjeto de filtros reconfiguráveis de malha aberta baseado na adição de estruturas ressonantes eletricamente controladasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Leonardo Morais da Silva.pdfTESE Leonardo Morais da Silva.pdfapplication/pdf4346928https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40732/1/TESE%20Leonardo%20Morais%20da%20Silva.pdf9bb2c2d757b4d4b0df571a46758be1d9MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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