Síntese e projeto de filtros reconfiguráveis de microondas utilizando ressoadores tipo patch. - Serrano, Ariana Maria da Conceição Lacorte Caniato (2011)
O objetivo desta tese é o projeto e a síntese de filtros passa-faixa sintonizáveis em frequências de micro-ondas utilizando ressoadores planares tipo patch. As características dos filtros projetados, tais como frequência central, largura de banda e/ou seletividade, são eletronicamente ajustadas por uma tensão de controle DC. Uma metodologia para a concepção e síntese de filtros sintonizáveis patch é desenvolvida e aplicada a dois filtros com topologias triangular e circular. A metodologia fornece técnicas para extrair o esquema de acoplamento que modela o comportamento do filtro e as equações necessárias para calcular a matriz de acoplamento. Então, a resposta teórica do filtro resultante da análise dos coeficientes da matriz de acoplamento é comparada com os resultados das simulações completas. As simulações completas combinam os resultados da simulação eletromagnética 3D do layout do filtro com os resultados da simulação elétrica dos dispositivos de ajuste, representados por seu modelo elétrico equivalente de elementos discretos. Isso permite o correto modelamento das características do ajuste e a definição de seus limites. A fim de validar a metodologia, os filtros patch sintonizáveis são fabricados usando tecnologia de micro-ondas de circuito Integrado (MIC) sobre substratos flexíveis. As dimensões mínimas são maiores do que 0,5 mm, garantindo um processo de fabricação de baixo custo. O primeiro filtro é um filtro patch dual-mode sintonizável que utiliza um ressonador triangular com duas fendas perpendiculares. A frequência central e a largura de banda do filtro podem ser ajustadas individualmente por um controle independente de cada modo fundamental degenerado. O controle dos modos é feito através de diodos varactor montados nas fendas do ressoador patch. O filtro apresenta variação de 20 % de frequência central de 2,9 GHz a 3,5 GHz. A banda relativa de 3 dB varia de 4 % a 12 %. Duas tensões de polarização DC diferentes variando de 2,5 V a 22 V são usadas para ajustar este filtro. O segundo filtro é um filtro patch triple-mode sintonizável que utiliza um ressoador circular com quatro fendas radiais, nas quais são conectados os diodos varactor. A frequência central e a largura de banda deste filtro variam simultaneamente. O filtro apresenta 27 % de variação da frequência central de 1,8 GHz a 2,35 GHz com variação concomitante da largura de banda relativa de 8,5 % para 26 %. Apenas uma única tensão de polarização DC variando de 0,5 V a 20 V é usada para sintonizar este filtro. Ambos os filtros são capazes de lidar com níveis de potência de no mínimo +14,5 dBm (filtro com ressoador triangular) e +12,9 dBm (filtro com ressoador circular).