Endüktif iris yapısı kullanarak C-bandında bant geçiren dikdörtgen dalga kılavuzu filtrenin analitik olarak tasarımı

Mikrodalga teknolojisinde dikdörtgen dalga kılavuzu (DDK) filtreler, genellikle düşük kayıp ve yüksek güç taşıma kapasitesinden dolayı yaygın olarak kullanılırlar. Bu çalışmada, istenilen derece ve frekans bölgesinde simetrik endüktif iris yapısına sahip bant geçiren DDK filtrelerin analitik yöntemle tasarımı ve MATLAB kodları verilmiştir. Örnek bir tasarım olarak 4.5-4.8 GHz aralığında 5. dereceden bir filtre, analitik ve nümerik olarak tasarlanmıştır. Ayrıca, filtre derecesi, farklı iris kalınlıkları ve değişik iris tiplerinin filtre performansına olan etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, iris kalınlığı filtrenin frekans cevabında etkili iken, iris uçları veya irislerin dalga kılavuzuyla birleştiği noktalarda belli oranlarda yapılan ovalleştirmelerin frekans cevabında önemli bir etkisi yoktur. % 6.5 bant genişliğine sahip olarak tasarlanan DDK filtre, benzer frekansta tasarlanmış filtrelere göre daha geniş bir bant genişliğine sahiptir. Analitik sonuçlarına göre, 4.5-4.8 GHz aralığında S11 değeri -20 dB değerinden küçük iken; aynı bölgede S21 değeri, yaklaşık 0 dB civarındadır. Diğer taraftan CST Studio Suite Microwave programı ile elde edilen simülasyon sonuçlarına göre ise, aynı frekans bandında S11 değeri -18 dB değerinden küçük iken; aynı bölgede S21 değeri, yaklaşık 0.09 dB civarındadır.

Analytical design of band-pass waveguide filter in C-band using inductive iris

Rectangular waveguide (RWG) filters are commonly utilized in microwave technology due to their low loss and high power carrying capacity. In this study, analytical method design and MATLAB codes of band-pass RWG filters with symmetrical inductive iris structure in the desired degree and frequency region are given. As an example of the design, a 5th order filter in the 4.5-4.8 GHz range is analytically and numerically designed. In addition, the order of filter, the effect of different iris thicknesses and various iris types on the filter performance is investigated. The results revealed that the thickness of the iris has an effect on the frequency response of the filter, but the bending at the iris tips or the bending at the junction of the iris with the waveguide has significantly no effect on the frequency response. The filter designed with a bandwidth of 6.5% has a wider bandwidth than filters designed with a similar frequency. According to the analytical results, in the 4.5-4.8 GHz range, the value of S11 is less than -20 dB, while the value of S21 in the same region is around 0 dB. On the other hand, according to the simulation results obtained with the CST Studio Suite Microwave program, in the same frequency band, the value of S11 is less than -18 dB, while the value of S21 in the same region is about 0.09 dB.

___

  • Genç, A., Başyiğit, İ. B., Göksu, T., & Helhel, S. Farklı güç oranları için dikdörtgen dalga kılavuzu güç bölücülerinin karakteristiklerinin incelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(1), 261-270. https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.420745
  • AbuHussain, M., & Hasar, U. C. (2020). Design of X-bandpass waveguide Chebyshev filter based on CSRR metamaterial for telecommunication systems. Electronics, 9(1), 101. https://doi.org/10.3390/electronics9010101
  • Akatimagool, S., Intarawiset, N., & Inchan, S. (2016). Design of waveguide bandpass filter using cascade inductive and capacitive irises. 2016 IEEE 5th Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP) (ss. 387-388), https://doi.org/10.1109/APCAP.2016.7843256.
  • Bage, A., & Das, S. (2017). Stopband performance improvement of CSRR-loaded waveguide bandpass filters using asymmetric slot structures. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 27(8), 697-699. https://doi.org/10.1109/LMWC.2017.2723983
  • Bianchi, G., & Sorrentino, R. (2007). Electronic filter simulation & design. McGraw Hill Professional.
  • Bod, M., & Hatefi Ardakani, H. (2018). A dual‐mode waveguide filter based on stereometamaterial CSRR resonator. Microwave and Optical Technology Letters, 60(12), 3003-3006. https://doi.org/10.1002/mop.31409
  • Boria, V. E., & Gimeno, B. (2007). Waveguide filters for satellites. IEEE Microwave Magazine, 8(5), 60-70. https://doi.org/10.1109/MMM.2007.903649
  • D’Auria, M., Otter, W. J., Hazell, J., Gillatt, B. T., Long-Collins, C., Ridler, N. M., & Lucyszyn, S. (2015). 3-D printed metal-pipe rectangular waveguides. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 5(9), 1339-1349. https://doi.org/10.1109/TCPMT.2015.2462130
  • Dahle, R., Laforge, P., & Kuhling, J. (2017). 3-D printed customizable inserts for waveguide filter design at X-band. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 27(12), 1080-1082. https://doi.org/10.1109/LMWC.2017.2754345
  • Eroglu, A. (2022). RF/Microwave engineering and applications in energy systems. John Wiley & Sons.
  • Genc, A., Goksu, T., & Helhel, S. (2019). Investigation of the performances of waveguide bend components fabricated with 3D printing and copper plating. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34(2). https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416538
  • Genc, A., Dogan, H., Basyiğit, I. B., & Helhel, S. (2019). Fabrication of low-weight broadband 90 waveguide twist at X-Ku band with 3D printing technology. Proceedings of 10th International Symposium on Intelligent Manufacturing and Service Systems (pp. 971-978), Sakarya.
  • Hunter, I. (2001). Theory and design of microwave filters. IET.
  • Jin, J., Lin, X., Jiang, Y., Wang, L., & Fan, Y. (2014). A novel E‐plane substrate inserted bandpass filter with high selectivity and compact size. International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, 24(4), 451-456. https://doi.org/10.1002/mmce.20785
  • İmeci, Ş. T., Tütüncü, B., Bešlija, F., & Herceg, L. (2022). Microstrip filters based on open stubs and SIR for high frequency and ultra-wideband applications. Journal of Engineering Research, 10(3A). https://doi.org/10.36909/jer.10711
  • Lin, X., Jin, J., Jiang, Y., & Fan, Y. (2013). Metamaterial-inspired waveguide filters with compact size and sharp skirt selectivity. Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 27(2), 224-232. https://doi.org/10.1080/09205071.2013.743450
  • Máximo-Gutiérrez, C., Hinojosa, J., & Álvarez-Melcón, A. (2021). Narrowband and wideband bandpass filters based on empty substrate integrated waveguide loaded with dielectric elements. IEEE Access, 9, 32094-32105. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3060516
  • Piltyay, S., Bulashenko, A., Sushko, O., Bulashenko, O., & Demchenko, I. (2021). Analytical modeling and optimization of new Ku‐band tunable square waveguide iris‐post polarizer. International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields, 34(5), e2890. https://doi.org/10.1002/jnm.2890
  • Soreng, A. M., & Mishra, A. (2018). Design techniques of microwave cavity and waveguide filters: A literature review. International Journal of Engineering and Technical Research, 8(4).
  • Xiang, K. R., Chen, F. C., & Chu, Q. X. (2023). Compact waveguide filters using novel resonant coupling structures. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 71(5), 2129-2138. https://doi.org/10.1109/TMTT.2022.3224755
  • Yechou, L., Tribak, A., Kacim, M., Zbitou, J., & Mediavilla, A. (2014). Ku-band waveguide band-pass filter with iris radius. 2014 International Conference on Multimedia Computing and Systems (ICMCS) (ss. 1-4) https://doi.org/10.1109/ICMCS.2014.6911230
Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2011
  • Yayıncı: GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Tripan mavi boyasının fungal biyokütle ile biyosorpsiyonu hakkında bir çalışma

Yusuf Doruk ARACAGÖK

Beyaz hindibadan (Cichorium intybus L.) antioksidan maddelerin ultrasonik destekli ekstraksiyon parametrelerinin kemometrik optimizasyonu

Açelya AKLAN, Önder AYBASTIER

Nano silis katkılı trakitik tüf esaslı geopolimer harçların farklı kür ortamlarında özelliklerinin incelenmesi

Hadaan PEHLİVAN

Katmanlı imalat teknolojilerinin karşılaştırılmasına yönelik bir araştırma

Dilşad AKGÜMÜŞ GÖK, Serkan KILIÇTEK, Serkan GÖK, Necdet YAKUT

Simülasyon ortamlarında pekiştirmeli öğrenme yoluyla savunma sanayinde uç yapay zeka teknolojisi

Arif Furkan MENDİ

Isı ve elektrik enerjisi üretimi için doğal gaza yeşil bir çözüm: Güneş enerjisi uygulamalarıyla bir örnek olay incelemesi

Mert ÖKTEN

Gerilim ve akım kontrollü düşürücü tip dönüştürücü tasarımı ve uygulaması

Tolga ÖZER, Atakan KABOĞLU

Pitaya (hylocereus guatemalensis) kabuğu ekstraktlarının bazı metabolik enzimler üzerine olan inhibisyon etkisinin araştırılması

Rüya SAĞLAMTAŞ

Farklı doygunluk ve anizotropi koşullarında kumtaşlarının jeomekanik özelliklerindeki değişimlerin incelenmesi: Gümüşhane örneği (KD Türkiye)

Zarife GÜLTEKİN, Serhat DAĞ

Endüktif iris yapısı kullanarak C-bandında bant geçiren dikdörtgen dalga kılavuzu filtrenin analitik olarak tasarımı

Sinan BİÇER, Habib DOĞAN, İbrahim Bahadır BAŞYİĞİT, Abdullah GENÇ