диафрагмированные волноводные фильтры / 431a3345-34b1-4f61-8429-ecfb255193f7

https://doi.org/10.30495/jce.2023.1975061.1180

Vol. 12/ No. 47/Spring 2023

Research Article

Broadband H-Plan SIW Power Divider with Adjustable Output Powers

Pejman Mohammadi, Associate Professor 1*

Highlights

•Adjustable output powers

•Broad impedance bandwidth

•Straight forward design of SIW power divider

Citation: P. Mohammadi, “Broadband H-Plan SIW Power Divider with Adjustable Output Powers,” Journal of Southern Communication Engineering, vol. 12, no. 47, pp. 53–60, 2023, doi: 10.30495/jce.2023.1975061.1180, (in Persian).

یشهوژپ هلاقم

تیلباق اب H هحفص رد عیسو دناب یانهپ اب هیلا ریز رد هدش عمتجم ربجوم ناوت مسقم

همدقم-1

عمتجم یاهربجوم تخاس یارب .دنتسه مک تافلت اب تمیق نازرا حطسم یژولونکت کی 1هیلا ریز رد هدش عمتجم یاهربجوم هدش هزیلاتم یاهخاروس فیدر ود نیا .دوشیم هدافتسا یپاچ رادم ربیف یور رب هدش هزیلاتم خاروس فیدر ود زا هیلا ریز رد هدش رد جاوما راشتنا هب طوبرم تاصخشم نیاربانب .دنهدیم لیکشت ار لاقتنا طخ کی عقاورد یپاچ رادم یزلف تاحفص هارمه هب

.]1،2[ تسا کیرتکلاید اب هدش رپ یلیطتسم ربجوم هیبش هیلا ریز رد هدش عمتجم یاهربجوم

1 Substrate Integrated Waveguide (SIW)

54 53-60 /1402 راهب /تفه و لهچ هرامش /مهدزاود لاس /بونج تارباخم یسدنهم هلجم

لداعم ناوتیم ار هیلا ریز رد هدش عمتجم یاهربجوم یپاچ رادم ربیف تماخض هب هدشیحارط رادم ضرع تبسن نتفرگ رظن رد اب دم تهابش .]3[ تسا TE10 هیبش دم هیلا ریز رد هدش عمتجم یاهربجوم رد یلصا راشتنا دم .تفرگ رظن رد یلیطتسم ربجوم تاعطق تخاس و یحارط هب رجنم یلیطتسم یاهربجوم اب هسیاقم رد هیلا ریز رد هدش عمتجم یاهربجوم یایازم و جاوما راشتنا روظنمهب و دنراد یگرزب هزادنا ناوارف یاهربراک دوجواب یربجوم ناوت یاهمسقم .تسا هدش یدایز توافتم یاهراتخاس اب ویوورکام دوشیم اهنآ تمیق شیازفا هب رجنم هک دنناشوپیم هرقن ای لاط اب ار اهنآ یلخاد تمسق ،یتسوپ قمع و یمها تافلت شهاک طساو یاهتمسق زا حطسم تاعطق هب لاصتا یارب و دنرادن ار ندش هچراپکی تیلباق حطسم تاعطق اب اهربجوم نیا رب هولاع .]4[ هولاع .دنراد ار یزلف یاهربجوم یکیرتکلا تاصخشم هیلا ریز رد هدش عمتجم یاهربجوم .دوشیم هدافتسا یسنادپما قیبطت تهج اهرسکلپید ناوت یاهمسقم و اهنتنآ .تسا مک یزلف یاهربجوم اب هسیاقم رد اهنآ تخاس هنیزه و هدوب کچوک اهنآ داعبا نیا رب عجرم رد .[12-5[ دناهدشهتخاس یاهرادم زا ییاههنومن هیلا ریز رد هدش عمتجم یاهربجوم یژولونکت اب زاف یاههدنهد تفیش و رد و توافتم یجورخ ناوت و ناسکی یجورخ یاهناوت و کچوک داعبا اب هدش عمتجم ربجوم یژولونکت اب ناوت مسقم کی ،]13[ درکلمع رادم و هدوب مک یسنادپما دناب یانهپ دروم ود ره رد هک تسا هدشهئارا مک تافلت اب ههار 8 ناوت مسقم کی ]14[ عجرم هدشهئارا هدش عمتجم ربجوم یژولونکت اب ناوت مسقم یحارط دروم رد یبرجت یاهلومرف نینچمه .تسا کیراب دناب تروصهب یحارط راتخاس هک تسا هدشهداد ناشن رد یثلثم هدننکدیدشت و هدش عمتجم ربجوم یژولونکت اب ناوت مسقم کی .]15[ تسا هجوتدروم کچوک داعبا و عیسو دناب یانهپ اب ناوت یاهمسقم دیدج یتارباخم یاهمتسیس زاین هب هجوت اب .]16[ تسا هدیچیپ نآ میظنت تهج 1هتسکش هقلح لمکم هدننکدیدشت زا کچوک داعبا اب هدش عمتجم ربجوم یژولونکت اب ناوت مسقم رد .]17[ دنتسه یاهناوت طقف ناوت مسقم ،]19[ عجرم رد و تسا کیراب دناب نآ یسناکرف خساپ یلو .]18[ دوشیم هدافتسا یجورخ ناوت یانهپ یلو دنراد زین گنیرتلیف تیصاخ هدش عمتجم ربجوم یژولونکت اب ناوت یاهمسقم .تسا یسرتسدلباق ناسکی یجورخ دناهدششرازگ یجورخ دایز دادعت اب هدش عمتجم ربجوم یژولونکت اب ییاهناوت مسقم نینچمه .]20،21[ تسا کچوک اهنآ دناب یاهیجورخ اب H هحفص رد هیلا ریز رد هدش عمتجم رادم تروصهب ناوت یاهمسقم هلاقم نیا رد .]22[ دنراد یاهدیچیپ راتخاس هک هدننکادج .دوشیم لرتنک هدننکادج کی طسوت ناوت مسقم هناهد ره رد یجورخ ناوت نازیم .دناهدششیامزآ و یحارط لرتنکلباق

.تسا ریز حرش هب هصلاخ تروصهب هدشیحارط ناوت مسقم یروآون .دوشیم هتخاس هدش هزیلاتم یاهخاروس زا یدادعت طسوت

ناوت مسقم و هیلا ریز رد هدش عمتجم ربجوم یزاسهیبش و یحارط لحارم 2 تمسق رد .تسا هدشمیظنت ریز تروصهب هلاقم نیا ریز رد هدش عمتجم یاهمسقم شیامزآ هب طوبرم یلمع جیاتن 3 تمسق رد .دش دهاوخ نایب یرتماراپ زیلانآ هارمه هب یداهنشیپ یسررب یداهنشیپ یاهراتخاس یایازم و هلصاح جیاتن 4 تمسق و ؛ددرگیم هئارا توافتم و ناسکی یاهیجورخ یاهناوت اب هیلا

.دش دنهاوخ

یداهنشیپ ناوت مسقم و هیلا ریز رد هدش عمتجم ربجوم یزاسهیبش و یحارط-2

.دنراد رارق یپاچ رادم ربیف یور هک تسا هدش هزیلاتم یاهخاروس زا فیدر ود لماش هدش عمتجم ربجوم یژولونکت یلک تلاح رد اب لاقتنا طخ هس لماش زین رظن دروم ناوت مسقم .تسا هدشیحارط X دناب رد هدافتسا دروم هدش عمتجم ربجوم هلاقم نیا رد اب RO4003 هدافتسادروم هیلا ریز .دناهدش لصتم مه هب یسیلگنا T فرح تروصهب هک تسا هدش عمتجم ربجوم یژولونکت عمتجم ربجوم رد راشتنا یلصا دم .تسا رتمیلیم 0/508 تماخض و 3/5 ربارب کیرتکلا ید بیرض ، 0/0027 ربارب تافلت تناژنات ،ددرگیم هبساحم ریز طباور زا هدش عمتجم ربجوم ضرع و عطق سناکرف نآ رد هک تسا TE10 دم هدش

1 Complementry Splir Ring Resonator

هلصاف نراقت طخ هب تبسن هدننکادج ،ب 2 لکش رد یلو دنتسه ربارب مه اب S31 و S21 یجورخ یاهناوت .تسا هتفرگرارق نراقتم هدهاشم عیسو دناب یانهپ ناوت مسقم عون ود ره رد .دنتسه توافتم مه اب یجورخ یاهناوت هجیتنرد هک دراد ار رتمیلیم s=2

.دوشیم

توافتم یاهیجورخ )ب ،ناسکی یاهیجورخ )فلا ،اب ناوت مسقم یزاسهیبش هب طوبرم یگدنکارپ یاهرتماراپ :2 لکش

Figure 2. Simulation results of the proposed SIW power divider (a) equal outputs (b) different outputs

مسقم یارب ناوت عیزوت یاهرادومن .تسا نآ یجورخ یاههناهد رد ناوت عیزوت هوحن ناوت یاهمسقم رد مهم یاهروتکاف زا یکی تسا رفص ربارب 1هدننکادج نراقت تلاح زا فارحنا نآ رد هک ،فلا 3 لکش رد .تسا هدشهداد ناشن ،3 لکش رد یداهنشیپ ناوت هب یلاسرا ناوت رتمیلیم 4 هب نراقت تلاح زا فارحنا شیازفا اب ،ب 3 لکش رد .تسا ناسکی 3 و 2 یاههناهد رد هدشعیزوت ناوت

.دبایم شیازفا 3 هناهد هب یلاسرا ناوت و شهاک 2 هناهد

Offset=0mm )ب ، Offset=2mm )فلا ،یداهنشیپ ناوت مسقم رد ناوت عیزوت :3 لکش

Figure 3. Power flow for proposed SIW power divider (a) equal output (b) offset(2mm)

ناوت مسقم یرتماراپ زیلانآ-1-2

ناکما ناوت مسقم نیا یایازم زا یکی .دوشیم یسررب یداهنشیپ ناوت مسقم درکلمع رب راذگریثأت یاهرتماراپ تمسق نیا رد فلتخم ریداقم یارب ناوت مسقم یزاسهیبش هصخشم نیا یسررب روظنمهب .تسا هدننکادج هلیسوهب یجورخ یاهناوت لرتنک 10 سناکرف رد S(dB)=S31-S21 یجورخ یاهلانگیس هنماد نیب فلاتخا .تفرگ تروص هدننکادج نراقت تلاح زا فارحنا

.تسا هدشهداد ناشن یزاسهیبش جیاتن ساسا رب ،فلا 4 لکش رادومن رد زترهاگیگ هک تسا حیضوت هب مزلا .دباییم شیازفا یجورخ یاهلانگیس هنماد توافت رادقم هدننکادج نراقت شیازفا اب لکش نیا ساسا رب ربجوم ضرع .درادن نآ دناب یانهپ و یداهنشیپ ناوت مسقم عطق سناکرف رد یهجوتلباق ریثأت هدننکادج نراقت نازیم رییغت

1 Offset

ناوت مسقم رد .دوشیم عطق سناکرف رد رییغت ثعاب نآ رییغت هک تسا یرگید مهم رتماراپ WSIW هیلا ریز رد هدش عمتجم جیاتن ساسا رب ،ب 4 لکش رد WSIW اب عطق سناکرف طابترا .تسا عطق سناکرف زا رتگرزب رادم راک سناکرف یداهنشیپ

.دباییم شهاک عطق سناکرفWSIW شیازفا اب نآ رد هک تسا هدشهداد ناشن یزاسهیبش

)فلا(

)ب( ناوت مسقم ضرع اب عطق سناکرف تارییغت )ب ،هدننکادج تارییغت اب یجورخ یاهناوت توافت )فلا :4 لکش

Figure 4. (a) Output power difference with respect to septum offset (b) cutoff frequency variation with SIW width

یریگهزادنا جیاتن و هدشهتخاس یاههنومن -3

اب یگدنکارپ یاهرتماراپ .دناهدشهداد ناشن 5 لکش رد و هدشهتخاس توافتم و ناسکی یاهیجورخ اب ناوت مسقم یاههنومن تلاح زا فارحنا اب توافتم یاهیجورخ اب ناوت مسقم یارب .دناهدش یریگهزادنا N5242A PNA-X لدم هکبش روزیلانآ هاگتسد ناسکی یاهیجورخ اب ناوت مسقم دروم رد .تسا هدشهداد ناشن 6 لکش رد یریگهزادنا جیاتن رتمیلیم 2 ربارب هدننکادج نراقت دروم رد .تسا راگزاس یزاسهیبش جیاتن اب هک دوشیم هدهاشم زترهاگیگ 3/4 دودح عیسو یسنادپما دناب یانهپ ،فلا 6لکش یسناکرف ییاجباج ًانمض دراد دوجو یریگهزادنا و یزاسهیبش جیاتن رد توافت یکدنا ،ب 6 لکش توافتم یجورخ اب ناوت مسقم

.تسا یریگهزادنا یاطخ و کیرتکلاید تباث هب طوبرم یزاسهیبش هب تبسن یریگهزادنا جیاتن رد

توافتم یاهیجورخ و ناسکی یاهیجورخ اب هدشهتخاس ناوت یاهمسقم :5 لکش

Figure 5. Prototypes of fabricated SIW power dividers with equal and unequal outpute

توافتم یجورخ یاهناوت )ب ،ناسکی یجورخ یاهناوت )فلا ،یداهنشیپ ناوت یاهمسقم یریگهزادنا جیاتن :6 لکش

Figure 6. Measurement results for SIW power divider (a) equal outputs (b) different outputs

یانهپ هک دهدیم ناشن هسیاقم جیاتن .تسا هدش هسیاقم 2 هرامش لودج رد هباشم یاهراتخاس اب یداهنشیپ راتخاس درکلمع

.تسا رتهب هباشم یاهراتخاس زا یداهنشیپ راتخاس دناب

هباشم یاهراتخاس اب یداهنشیپ راتخاس هسیاقم :2 لودج

Table 2. Comparision of proposed structure with similar structures

*Fractional Bandwidth

یریگهجیتن -4

لرتنکلباق یجورخ یاهناوت نآ رد هک هیلا ریز رد هدش عمتجم ربجوم یژولونکت اب ناوت مسقم زا یدیدج حرط هلاقم نیا رد یانهپ .تسا تخاس لباق یتحارهب یپاچ رادم ربیف تمیق نازرا یژولونکت اب و هدوب هداس ًاتبسن یحارط لحارم .دش هئارا دنتسه یزاسهیبش جیاتن اب هدشهتخاس یاههنومن یریگهزادنا جیاتن .تسا یداهنشیپ هعطق هجوتلباق یایازم زا عیسو یسنادپما دناب 2 و زترهاگیگ 3/4 یسنادپما دناب یانهپ S11 یگدنکارپ یاهرتماراپ یریگهزادنا جیاتن .دنراد یبوخ قباطت یسیطانغمورتکلا یگدنکارپ یاهرتماراپ یریگهزادنا جیاتن رد نینچمه .دهدیم ناشن ار توافتم و ناسکی یجورخ اب یاهراتخاس یارب ار زترهاگیگ هدشداهنشیپ هدیا .دش لصاح 5 dB دودح توافت اب یجورخ یاهناوت و ناسکی یجورخ یاهناوت هدشهتخاس هنومن ود S31 و S21

.دریگ رارق هدافتسادروم یجورخ یاههناهد رتشیب دادعت اب ناوت یاهمسقم یحارط یارب دناوتیم حرط نیا رد

عجارم

[1]D. Deslandes and K. Wu, “Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form,” IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 11, no. 2, pp. 68–70, Feb. 2001, doi: 10.1109/7260.914305.

[2]D. Deslandes and K. Wu, “Accurate modeling, wave mechanisms, and design considerations of a substrate integrated waveguide,” IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 54, no. 6, pp. 2516–2526, Jun. 2006, doi: 10.1109/TMTT.2006.875807.

[3]Y. Cassivi, L. Perregrini, P. Arcioni, M. Bressan, K. Wu, and G. Conciauro, “Dispersion characteristics of substrate integrated rectangular waveguide,” IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 12, no. 9, pp. 333–335, Sep. 2002, doi: 10.1109/LMWC.2002.803188.

[4]S. A. Banihashem, P. Mohammadi, and Y. Zehforoosh, “Magnetic-electric dipole antenna with circular polarization feature and directional pattern with improved bandwidth,” Journal of Southern Communication Engineering, vol. 12, no. 46, 2022, doi: 10.30495/jce.2022.1962047.1164, (in Persian).

[5]F. Heidari, Z. Adelpoure and N. Parhizgar, “Simulation of Leaky Wave Antenna with Cosecant Squared Pattern Using Genetic Algorithm,” Journal of Communication Engineering, Vol. 11 no. 42, pp. 69-76, 2021, (in Persian).

[6]P. Mohammadi and S. Demir, “Two layers substrate integrated waveguide power divider,” in URSI General Assembly and Scientific Symposium, Istanbul, Turkey, 2011, pp. 1-4, doi: 10.1109/URSIGASS.2011.6050563.

[7]A. A. Khan and M. K. Mandal, “Miniaturized Substrate Integrated Waveguide (SIW) Power Dividers,” in

IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 26, no. 11, pp. 888-890, Nov. 2016, doi: 10.1109/LMWC.2016.2615005.

[8]P. Mohammadi and A. S. Demir, “Multi-layer substrate integrated wave-guide E-plane power divider,” Progress in Electromagnetics Research C, vol. 30, pp. 159-172, 2012, doi: 10.2528/PIERC12042905.

[9]A. Piroutiniya and P. Mohammadi, “The Substrate Integrated Waveguide T-junction Power Divider with

Arbitrary Power Dividing Ratio,” Applied Computational Electromagnetics Society Journal, vol.31, no. 4, 2016.

[10]R. V. Gatti and R. Rossi, “Hermetic Broadband 3-dB Power Divider/Combiner in Substrate-Integrated

Waveguide (SIW) Technology,” in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 66, no. 6, pp. 3048-3054, June 2018, doi: 10.1109/TMTT.2018.2825347.

[11]P. Mohammadi and R. Gheibi, “A new design of substrate integrated waveguide diplexer using complementary split ring resonators,” International Journal of RF and Microwave Computer Aided

Engineering , vol. 29, no. 8, pp. 1-5, 2019, doi: 10.1002/mmce.21772.

[12]M. K. Eslamloo and P. Mohammadi, “Compact size, equal-length and unequal-width substrate integrated waveguide phase shifter,” International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), 2016, pp. 373-376, doi: 10.1109/ICACT.2016.7423398.

[13]A. A. Khan and M. K. Mandal, “Miniaturized Substrate Integrated Waveguide (SIW) Power Dividers,” in

IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 26, no. 11, pp. 888-890, Nov. 2016, doi: 10.1109/LMWC.2016.2615005.

[14]K. Song, Y. Fan and Y. Zhang, “Eight-Way Substrate Integrated Waveguide Power Divider With Low

Insertion Loss,” in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 56, no. 6, pp. 14731477, June 2008, doi: 10.1109/TMTT.2008.923897.

[15]M. Ali, K.K. Sharma and R.P. Yadav, “Empirical design formulae for series-fed substrate integrated

waveguides power divider,” Int J RF Microw Comput Aided Eng, vol. 29, no. 7, 2019, doi: 10.1002/mmce.21859.