تحلیل طراحی و ساخت تقسیم‌کننده توان ویلکینسون نامتعادل با امپدانس دهانه‌های برابر و پاسخ فیلتری توسط خطوط انتقال تزویج‌شده متامتریالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مخابرات دانشکده مهندسی برق و الکترونیک دانشگاه شاهد، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله تقسیم­کننده توان ویلکینسون نامتعادل با ابعاد کوچک و امپدانس دهانه­های برابر ارائه می‌شود. ساختار پیشنهادی با استفاده از دو فیلتر خط تزویج­شده متامتریالی به‌جای استفاده از دو مبدل امپدانسی ربع موج در تقسیم­کننده توان­های ویلکینسون معمولی، طراحی‌شده است که می‌تواند علاوه بر امکان تقسیم نابرابر توان، از پاسخ فیلتری باقابلیت فرکانس­گزینی دلخواه نیز برخوردار باشد. استفاده از خطوط تزویج­شده متامتریالی و عدم استفاده از هیچ مبدل ربع موجی در پایانه­های ورودی و خروجی به دلیل برابری امپدانس پایانه­های ساختار، منجر به کاهش چشمگیر ابعاد تقسیم­کننده پیشنهادی به میزان بیشتر از %65 در قیاس با ابعاد نوع عادی مشابه خود شده است. تقسیم‌کننده توان پیشنهادی برای کار در فرکانس GHz32/1 در نرم‌افزار  HFSS و ADS طراحی و شبیه‌سازی‌ شده است و جهت تأیید نتایج به‌دست‌آمده، یک نمونه عملی از آن در آزمایشگاه ساخته و آزموده شده است. مطابقت خوبی بین نتایج حاصل از شبیه­سازی و ساخت حاصل شده است که بیانگر مطلوب بودن ساختار پیشنهادی و مناسب بودن روش طراحی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Fabrication of Unbalanced Wilkinson Power Divider with Equal Port Impedances and Filtering Response with Coupled Metamaterial Transmission Lines

نویسندگان [English]

  • Yalda Torabi
  • Gholamreza dadashzadeh
Department of Electrical and electronic engineering, Shahed University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this paper, an unbalanced Wilkinson power divider with small dimensions and equal port impedances is presented. The proposed structure is designed by employing two metamaterial coupled-line filters instead of two quadrature-wave impedance transformers in the conventional Wilkinson power divider with the capability of unequal power splitting and favorable selectivity with filtering response. Employing coupled metamaterial transmission lines without using any quadrature-wave impedance transformers in the input and output terminals leads to a significant (more than 65%) reduction in the size of proposed structure compared to the dimensions of its conventional type due to the equal port impedances of the terminals. The proposed power divider has been designed and simulated to work at 1.32 GHz in HFSS and ADS software, and a prototype has been developed and tested to verify the results. The good conformity between simulation and measurement results has been obtained indicating the suitability of the proposed structure and the design method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wilkinson divider
  • unequal
  • filter response
  • coupled lines
  • metamaterial

مراجع

[1]      H. Ahn and I. Wolff, "General design equations, small-sized impedance transformers, and their application to small-sized three-port 3-dB power dividers," IEEE Trans. Microw. Theory Techn, vol. 49, no. 7, pp. 1277-1288, 2001.
[2]      F. Freidooni, S. Chamani, S.A. Mirtaheri and M.A. sebt, “Broadband 180 degree phase shifter with low phase error,” Journal of Applied Electromagnetics, no. 2, pp.19-23, 2014(in Persion).
[3]      J. Lim, G. Lee, Y. Jeong, D. Ahn, and K. Choi, "A 1: 6 Unequal Wilkinson Power Divider," in 2006 EUMC, 2006, pp. 200-203
[4]      H. Tahera and R. Farrella, “Microstrip unequal Wilkinson power divider with 1:11 division ratio”, J ELECTROMAGNET WAVE Journal, vol.29, pp.1-12, Jul.2015.
[5]      C.-P. Chang, C.-C. Su, S.-H. Hung, and Y.-H. Wang,” A 6:1 unequal wilkinson power divider with EBG CPW”, PROG ELECTROMAGN RES. Letter, vol. 8, pp. 151–159, 2009.
[6]      Moradian, M. and H. Oraizi, “Application of grooved substrates for design of unequal Wilkinson power dividers,” Electron. Lett., vol. 44, no. 1, Jun. 2008.
[7]      Li B, Wu X, Wu W. “A 10:1 unequal Wilkinson power divider using coupled lines with two shorts,” IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 19, pp.789–791, Dec. 2009.
 [8]      Y. Torabi and G. Dadashzadeh, “A compact 1:15 unequal Wilkinson power divider using A-CRLH coupled lines,” Microw Opt Technol Lett. , vol. 60, no. 1, pp. 117–122, 2017.
[9]      Y. Torabi and G. Dadashzadeh, “Compact filtering unequal Wilkinson power divider with 1:15 power dividing ratio using composite right/left handed-coupled lines,” In 2017 ICEAA, 2017.
[10]      Y. C. Li, Q. Xue, and X. Y. Zhang, “Single-and dual-band power dividers integrated with bandpass filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Techn, vol. 61, no.1, pp. 69–76, 2013.
[11]      J.-Y. Shao, S.-C. Huang, and Y.-H. Pang, “Wilkinson power divider incorporating quasi-elliptic filters for improved out-of-band rejection,” Electron. Lett., vol. 47, no. 23, pp. 1288–1289, 2011.
 [12]      K. Song and Q. Xue, “Novel ultra-wideband (UWB) multilayer slot line power divider with bandpass response,” IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 20, no. 1, pp. 13–15, 2010.
[13]      L. Gao and X. Y. Zhang, “Novel 2:1 Wilkinson power divider integrated with bandpass filter,” Microw Opt Technol Lett., vol. 55, no. 3, pp. 646–648, 2013.
[14]      P. Deng and L. Dai, "Unequal Wilkinson Power Dividers with Favorable Selectivity and High-Isolation Using Coupled-Line Filter Transformers," IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 60, no. 6, pp. 1520-1529, 2012.
[15]      R. Mongia, I. J. Bahl, P. Bhartia, and S. J. Hong, RF and microwave coupled-line circuits. Norwood, MA: Artech House, 2007.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 17 دی 1397
  • تاریخ بازنگری: 11 بهمن 1397
  • تاریخ پذیرش: 11 اسفند 1397
  • تاریخ انتشار: 01 مرداد 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار