Tecnicas de miniaturização de filtros dieletricos em microondas
Fabiano Rodrigo Borges
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP B644t
[Miniaturization techniques for dielectric filters at microwave frequencies]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
102 p. : il.
Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Resumo: O trabalho mostra o desenvolvimento de um filtro na faixa de frequência de micro-ondas e sua construção usando ressoadores dielétricos de alta permissividade elétrica. A partir da definição matemática de uma função de transferência do tipo entrada-saída, que caracteriza um filtro, e do uso...
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Resumo: O trabalho mostra o desenvolvimento de um filtro na faixa de frequência de micro-ondas e sua construção usando ressoadores dielétricos de alta permissividade elétrica. A partir da definição matemática de uma função de transferência do tipo entrada-saída, que caracteriza um filtro, e do uso da teoria de síntese de redes, vista de um modo bastante simplificado, mostra-se como construir um circuito elétrico que realiza fisicamente a função de transferência do filtro. Em frequência de micro-ondas, contudo, elementos de parâmetros concentrados - resistores, indutores e capacitores - não se comportam como esperado, e a resposta de um circuito elétrico nesta frequência não é como a projetada. Para realizar fisicamente este circuito elétrico é necessário desenvolver conceitos eletromagnéticos, que passam pela definição de uma ferramenta importantíssima, chamada inversor de impedância, e seu equivalente acoplamento eletromagnético. Para restringir o trabalho, tratamos de filtros passa-faixa de banda estreita, o tipo mais comumente utilizado em aplicações de micro-ondas. A conversão do circuito elétrico obtido para um circuito constituído por elementos de parâmetros distribuídos é mostrada e fecha o ciclo teórico do trabalho. No campo de práticas experimentais de laboratório, medem-se parâmetros que permitem caracterizar o filtro eletromagnético obtido usando-se uma análise estatística rigorosa. Os resultados obtidos mostram que é possível partir de uma função matemática abstrata e chegar a um dispositivo de micro-ondas físico que provê a resposta projetada. Além disso, o uso de cerâmicas com permissividade elétrica elevada levou ao desenvolvimento de novas técnicas de alimentação para filtros do tipo projetado, e o requisito de ter-se uma grande banda de rejeição levou ao desenvolvimento de uma nova geometria para as cerâmicas usadas na construção do filtro.
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Abstract: This work shows the development of a filter at microwave frequencies and its construction by means of dielectric resonators of high electric permittivity. Starting by the mathematical definition of a transfer function such as the kind input-output, which characterizes the filter, and the...
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Abstract: This work shows the development of a filter at microwave frequencies and its construction by means of dielectric resonators of high electric permittivity. Starting by the mathematical definition of a transfer function such as the kind input-output, which characterizes the filter, and the use of network synthesis theory, shown in a very simply way, one shows how to built an electric circuit that implements the filter's transfer function. At microwave frequencies, however, concentrated parameter elements - resistors, inductors and capacitors - do not behave as expected, and the output of an electric circuit at this frequency is not like the projected one. To implement this electric circuit, one needs to develop electromagnetic concepts, such as a very important tool, called impedance inverter, and its equivalent electromagnetic coupling. To restrain the scope of this work, we choose to develop bandpass filters of narrow bandwidth, the most common type used at microwave applications. The conversion from the electric circuit obtained for a circuit made by distributed parameter elements is shown and closes the theoretical cycle of this work. Regarding laboratory experimental practices, parameters are measured towards the characterization of the designed electromagnetic filter by means of a rigorous statistics analysis. The results obtained show that it is possible to begin with an abstract mathematical function and to end up with a microwave device that exhibits the designed response. Besides, the use of ceramics with high permittivity led to the development of new techniques for feeding the filters like the ones presented here, and the requirement of having a big stopband led to the development of a new geometry for the ceramics used to build the filter.
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