طراحي، شبيه‌سازي و ساخت فيلترهاي باند باريك ميان‌ نگذر و ميان‌ گذر فشرده مايكروويوي بر پايه تئوري فرا مواد

Design, Simulation and Fabrication of the Compact Narrow Notch-Band and Band-Pass Filters Based on the Metamaterials Concept

در اين مقاله، فيلترهاي جديد باند باريك ميان‌نگذر و ميان‌گذر فشرده مايكروويوي با استفاده از يك ساختار چپگرد-راستگرد جديد براي كاربردهاي WLAN ارائه شده است. به منظور طراحي فيلترهاي باند باريك ميان‌نگذر و ميان‌گذر پيشنهادي، از سلول واحدي كه سلول واحد z شكل ناميده مي‌شود، استفاده شده است. با قرار گرفتن سلول واحد z شكل در كنار خط انتقال ريزنواري ، يك باند باريك ميان‌نگذر در فركانس GHz5/7 رخ خواهد داد. در حالي‌كه اگر از يك خازن اينترديجيتال بين دو خط انتقال ريزنواري و در زير سلول واحد z شكل استفاده شود، يك باند باريك ميان‌گذر در فركانس GHz7/5 رخ خواهد داد. با استفاده از ساختارهاي چپگرد-راستگرد پيشنهادي، فيلترهاي باند باريك ميان‌نگذر و ميان‌گذر يك طبقه و دو طبقه ارائه شده‌اند كه ابعاد فيلترهاي پيشنهاد شده يك طبقه برابر gλ 0/17 × gλ 0/40 و ابعاد فيلترهاي پيشنهاد شده دو طبقه برابر gλ 0/35 × gλ 0/40 است. به منظور اعتبار بخشي به روش طراحي فيلترها، ساختار پيشنهادي فيلتر ميان‌گذر دو طبقه ساخته و اندازه‌گيري شده است. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده به وضوح ديده مي‌شود كه نتايج اندازه‌گيري با نتايج شبيه‌سازي سازگاري خيلي خوبي دارند. فيلترهاي پيشنهادي داراي خصوصياتي همچون ابعاد بسيار كوچك، تلفات نسبتا كم و طراحي آسان مي‌باشند. از طرف ديگر، به دليل يك لايه بودن ساختارهاي ارائه شده، ساخت آن‌ها آسان و با كمترين هزينه انجام خواهد شد.

In this paper, a novel microwave narrow notch-band and band-pass filters using composite right-left handed (CRLH) structure for WLAN application are proposed. The proposed filters have been designed by using a unit-cell which is called z-shaped unit-cell. By using the z-shaped unit-cell near the microstrip line, a narrow notch-band at 5.7 GHz has been occurred while by utilizing a series interdigital capacitor, a narrow band-pass filter at 5.7 GHz has been occurred. According to the Metamaterial concept, the proposed one- and two-stage narrow notch-band and band-pass filters have been designed and simulated. The equivalent circuit model and full-wave simulation results of the proposed band-pass filters are developed. To validate the design concept, the designed two-stage band-pass filter has been fabricated and tested. Experimental verification is provided and a good agreement has been found between the simulation and measurement. The proposed filters have many advantages in terms of compact size, high selectivity, low insertion loss, and easy integration with other planar technologies. The total size of the proposed one- and two-stage filters are 0.40 λg × 0.17 λg and 0.40 λg × 0.35 λg respectively.