デュアルモード円形導波管フィルター

CWDM (Circular-Waveguide Dual-Mode Filter) フィルタは、高い無負荷 Q (Quality Factor) などの独自のメリットにより、通信衛星出力マルチプレクサの狭帯域バンドパス フィルタとして広く使用されています。 EM モデリングと CWDM フィルターの設計に関して集中的な研究が行われています [1]。フィルターは、物理的な共振器を 1 つだけ使用してデュアル モード共振 (2 つの周波数) を示す期待される性能を示しました。

図 1 -円形導波管デュアルモード フィルタ

寸法

次の図は、フィルターのモデルのさまざまなビューを示しています。すべての寸法に注釈が付けられています。

シミュレーション

モデルの設計と寸法は、11 GHz 付近 (Ku バンド衛星通信) での良好なマッチングとともに、優れたパフォーマンスが大幅に発揮されるように最適化されています。シミュレーションでは、使用可能な周波数プランの 1 つ (高速掃引または離散掃引) で 11 GHz 付近の散乱パラメータ ソルバーを使用しています。高速掃引では結果が速くなりますが、中心周波数から離れるにつれて精度が低下します。

作成された有限要素メッシュは、フィルターのボスに導入された湾曲した形状にある程度の精度で対応する必要があります。ご覧のとおり、ネジはより細かいメッシュ制御でより注意を払っています。

図 2 -フィルターの表面メッシュ

負荷/制約

中空平行六面体の側面は、導波路の入力と出力と見なされます。円形フィルターの押し出されたボスの外面は、完全な電気伝導体と見なされます。空気をその内部または中空に割り当てます。内部の形状も PEC として扱われます。

結果

出力結果は、優れた性能を持っていること、およびフィルタの性能が目的のアプリケーション ドメインに適していることを示しています。

図 3 -フィルターの挿入損失とリターン ロス

HFWorks の 3D ビューアとセクション クリッピング機能を使用すると、円形導波管の内部を詳しく見ることができます。時間領域で電界の分布を視覚化します。つまり、入力から出力までの波の伝搬です。 .

図 4 - 11.8 GHz での電界の内部分布

参考文献

[1] An Optimal Circular-Waveguide Dual-Mode Filter Without Tuning Screws Ke-Li Wu, Senior Member, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 47, NO. 3, MARCH 1999