Estudo de filtros passivos de micro-ondas na tecnologia de guias de ondas em substrato integrado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Michalkiewicz, Márcio Luís, 1973-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/69602
Resumo: Orientador: Prof. Dr. André Augusto Mariano
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spelling Michalkiewicz, Márcio Luís, 1973-Dartora, César Augusto, 1978-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaMariano, André Augusto, 1980-2021-05-26T19:55:25Z2021-05-26T19:55:25Z2020https://hdl.handle.net/1884/69602Orientador: Prof. Dr. André Augusto MarianoCoorientador: Prof. Dr. César Augusto DartoraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 17/07/2020Inclui referências: p. 87-90Resumo: Esse trabalho apresenta o estudo sobre um filtro passa-faixas em elementos distribuídos, utilizando a tecnologia de guia de ondas em substrato integrado e topologia de janelas indutivas, tipo íris. Além de apresentar a teoria envolvida e o fenômeno como um todo, apresenta-se também um método analítico para obtenção das partes constituintes do guia de onda e da construção do filtro. A orientação da pesquisa se direciona para uma área que experimenta grande inovação no momento, que é a internet das coisas (IoT). Assim, nosso circuito foi planejado para ficar nas frequências abaixo de 6 GHz, como ocorre com o padrão IEEE 802.11n. No tocante ao substrato dielétrico, optou-se pelo material FR-4 por seu baixo custo e por sua disponibilidade no mercado nacional. A escolha do substrato impôs algumas limitações para os parâmetros do filtro. Assim, foi definido o valor de 2,85 GHz para a frequência central, por estar dentro da especificação do padrão colocado como alvo e por possibilitar a construção de um filtro de dimensões relativamente pequenas, além de evitar grandes dispersões em frequências mais altas. Uma vez que se trata de um modelo didático apenas, foi estabelecido uma largura de banda de 100 MHz, resultado um fator de qualidade de 28,5. Em relação à atenuação da banda de rejeição, fixou-se o valor em -45 dB, para forçar um filtro de ordem baixa, o que implicará em um filtro menor fisicamente. Definiuse também a perda de retorno em -10 dB e uma perda por inserção de referência de - 2,5 dB. Como resultado dos cálculos efetuados para os parâmetros escolhidos, concluiu-se por projetar um filtro do tipo Chebyshev, de ordem 3 e com 0,01 de ripple, com as dimensões físicas de 181 mm x 42 mm. Em relação ao resultado da medição do protótipo, a dispersão em relação à frequência central apresentou uma variação em torno de 6%, se comparado aos valores de referência. Por outro lado, quando comparados à simulação eletromagnética, essa variação foi pouco maior que 1%. A atenuação da banda de rejeição foi bastante próxima dos -45dB inicialmente definidos e a perda por inserção medida no protótipo foi de -7dB. Os resultados obtidos mostraram correspondência entre os valores simulados e medidos, quando comparados aos valores especificados. Os desvios encontrados foram explorados na análise, que demostrou que foram devidos a imprecisões inerentes ao método analítico, à dispersão no material dielétrico e a possíveis discrepâncias entre os valores da constante dielétrica relativa e fator de dissipação do substrato que o fabricante forneceu e o que o material de fato apresentava. Palavras-chave: Filtros passa-faixas. Guias de onda em substrato integrado. FR-4. Filtro íris. Microstrip. SIW. Micro-ondas.Abstract: This work presents a study about a bandpass filter using substrate integrated waveguide technology with inductive iris windows topology. It presents the theory and the phenomenon involved as a whole, and besides, the analytical process to obtaining each part of the waveguide and the synthesis of the filter. This research had the attention directed towards an area that is experiencing great innovation now, which is the internet of things (IoT). Thus, we planned our circuit to be at frequencies below 6 GHz, as with the IEEE 802.11n and IEEE 802.11ac standards. Regarding the dielectric material, due to the high cost of microwave substrates in the national market, the material chosen was the FR-4, because it is a low-cost material and available in the local market. The substrate choice imposed some limitations. Thus, we chose the value of 2.85 GHz as the central frequency, as it is within the specification of the standard set as a target, and would not result in a very large filter physically, in addition to avoiding large dispersions at higher frequencies. Since we work with a didactic model only, we choose a bandwidth of 100 MHz, resulting in a quality factor of 28.5. Regarding the attenuation of the rejection band, we set the value of -45 dB, to force a low-order filter, which will result in a physically smaller filter. We also fixed the attenuation in the passband in the order of -10 dB and the reference insertion loss is -2,5 dB. The filter calculated for the specified parameters was a Chebyshev type filter, with order 3, 0.01 of ripple and with the dimensions of 181 mm x 42 mm. The electromagnetic simulations used the Keysight Technologies ADS Momentum 3D Planar EM Simulator software. The results showed good accordance between the simulation and measurements. The deviations found were due inaccuracies in the analytical model, dispersion in the dielectric material, and possible differences between the values of the relative permittivity and dissipation factor of the substrate supplied by the manufacturer and that the material has in fact. Keywords: Waveguide. Substrate Integrated Waveguide. SIW. Microstrip, Bandpass filter. Iris filter. FR-4.95 p. : il. (algumas color.).application/pdfFiltros eletricosFiltros de microondasGuias de ondasLinhas de transmissão de microondasMicroondasEngenharia ElétricaEstudo de filtros passivos de micro-ondas na tecnologia de guias de ondas em substrato integradoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - MARCIO LUIS MICHALKIEWICZ.pdfapplication/pdf4540335https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/69602/1/R%20-%20D%20-%20MARCIO%20LUIS%20MICHALKIEWICZ.pdf6a050a31440fa4ce3883e1daf3665ff2MD51open access1884/696022021-05-26 16:55:25.778open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/69602Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-05-26T19:55:25Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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