Σχεδιασμός φίλτρων υψηλών συχνοτήτων γραμμικής φάσης

Abstract

Η παρούσα πτυχιακή εργασία, πραγματεύεται τον σχεδιασμό, την προσομοίωση, την υλοποίηση και τη βελτιστοποίηση μικροκυματικών χαμηλοπερατών και ζωνοπερατών φίλτρων γραμμικής φάσης, των οποίων η απόκριση συγκρίνεται με τα αντίστοιχα φίλτρα τύπου Chebyshev. Στα φίλτρα γραμμικής φάσης, όλες οι συνιστώσες συχνότητας του σήματος εισόδου, καθυστερούν χρονικά (όταν εξέρχονται από το φίλτρο), κατά την ίδια σταθερή ποσότητα χρόνου. Η καθυστέρηση αυτή ονομάζεται «καθυστέρηση ομάδας». Συνεπώς, δεν υπάρχει παραμόρφωση φάσης που να οφείλεται στην χρονική καθυστέρηση μεταξύ των συνιστωσών συχνότητας. Τα φίλτρα γραμμικής φάσης χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, π.χ. στην επεξεργασία εικόνας και στην ψηφιακή μετάδοση δεδομένων. Στην παρούσα εργασία, αρχικά σχεδιάζονται χαμηλοπερατά και ζωνοπερατά φίλτρα με διακριτά στοιχεία. Στη συνέχεια τα στοιχεία αυτά αντικαθίστανται με ιδανικές γραμμές μεταφοράς και τέλος χρησιμοποιούνται μικροταινιακές γραμμές μεταφοράς (microstrips). Η ύλη διαρθρώνεται στα εξής Κεφάλαια: Στο 1° Κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στις βασικές έννοιες των μικροκυματικών φίλτρων στις εφαρμογές τους και στις μεθόδους σχεδιασμού. Στο 2°παρουσιάζονται οι μετασχηματισμοί των πρότυπων χαμηλοπερατών φίλτρων, σε χαμηλοπερατά, υψιπερατά και ζωνοπερατά, με συγκεκριμένες προδιαγραφές απόκρισης συχνότητας. Στο 3° Κεφάλαιο παρουσιάζεται ο σχεδιασμός μικροκυματικών φίλτρων με γραμμές μεταφοράς. Στο 4° Κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδιασμού με τη μέθοδο της απώλειας παρεμβολής και η προσομοίωση στο λογισμικό ADS, ενός μικροκυματικού χαμηλοπερατού φίλτρου τύπου Chebyshev 5ης τάξης και ενός μικροκυματικού χαμηλοπερατού φίλτρου γραμμικής φάσης 5ης τήξης. Αρχικά τα φίλτρα σχεδιάζονται με διακριτά στοιχεία μετά με ιδανικές γραμμές μεταφοράς και τέλος με μικροταινιακές γραμμές. Στο 5° Κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδιασμού με τη μέθοδο της απώλειας παρεμβολής και η προσομοίωση στο λογισμικό ADS, ενός μικροκυματικού ζωνοπερατού φίλτρου τύπου Chebyshev 3ης τάξης και ενός μικροκυματικού ζωνοπερατού φίλτρου γραμμικής φάσης 3ης τάξης. Αρχικά τα φίλτρα σχεδιάζονται με διακριτά στοιχεία, στη συνέχεια με ιδανικές γραμμές μεταφοράς και τέλος με μικροταινιακές γραμμές. Στο 6° Κεφάλαιο παρατίθενται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα εργασία.