Diseño de filtros híbridos paso-banda en tecnología guiada mediante resonadores con salto de impedancia (SIR)

Abstract

Actualmente, el incremento de la demanda en los dispositivos de microondas, para aplicaciones satelitales, como son los filtros paso banda en tecnología rectangular, son debido a su mejor desempeño y bajo costo de fabricación. Sin embargo, es necesario cumplir con los rigurosos requerimientos técnicos en banda y fuera de banda, como son: menores pérdidas, mayor selectividad, mayor rechazo de las frecuencias de resonancias de orden superior y un mayor rango de frecuencias libres de espúreos. En el presente trabajo, se tiene el objetivo de investigar los citados filtros en guía rectangular empleando, en primer lugar, la topología clásica, que se caracteriza por el uso de acoplo de carácter inductivo entre los resonadores, teniendo como circuito equivalente una bobina. Asimismo, se empleará también acoplo de carácter capacitivo, que tiene como circuito equivalente condensadores. Por otro lado, se hará uso de ambas topologías para obtener una topología híbrida (ventanas inductivas y capacitivas). En segundo lugar, se implementarán resonadores con salto de impedancia para atenuar y rechazar las frecuencias espúreas de la respuesta del filtro. Finalmente, se presentarán los filtros híbridos, con resonadores con salto de impedancia óptimos de orden superior con esquinas rectas y redondeadas, y alternativas de mejoras, como son: los filtros doblados en los planos H y E. Para el diseño de las diferentes topologías de filtros en guía de ondas en el presente trabajo, se harán uso de las herramientas comerciales de simulación electromagnética (Microwave Office, Fest 3D y HFSS), que asegurarán la convergencia de la respuesta del filtro paso banda.

Currently, the increase in demand in microwave devices, for satellite applications, such as rectangular bandpass filters, are due to their better performance and lower manufacturing cost. However, it is necessary to meet with the rigorous technical requirements in band and out of band, such as: lower losses, greater selectivity, greater rejection of higher order resonance frequencies and a wider range of spurious free frequencies. In the present work, the objective is to investigate the aforementioned filters in a rectangular guide, first using the classical topology that is characterized by the use of inductive coupling between the resonators, having a coil as equivalent circuit. Likewise, capacitive coupling will also be used, which has capacitors as an equivalent circuit. On the other hand, both topologies will be used to obtain a hybrid topology (inductive and capacitive windows). Secondly, resonators with stepped impedance will be implemented to attenuate and reject the spurious frequencies of the filter response. Finally, we will be presented hybrid filters of higher order with stepped impedance resonators, with straight and rounded corners, and alternatives for improvements such as folded filters in the planes H and E. For the design of the different topologies of filters in waveguides in the present work, commercial electromagnetic simulation tools (Microwave Office, Fest 3D and HFSS) will be used, which will ensure the convergence of the bandpass filter response.