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Filtro Paso Alto con stubs en paralelo. Tipo Chebyshev
- 1. Filtro Paso-Alto CON STUBS EN PARALELO EN CORTO-CIRCUITO. TIPO CHEBYSHEV
- 2. Diseño con Elementos concentrados A B
- 3. Diseño con Stubs en corto-circuito
- 4. Comparando el parámetro S21 Circuito LC vs. Líneas de transmisión
- 5. Comparando el parámetro S21 Circuito LC vs. Líneas de transmisión ƒ = [0,18] GHz
- 6. Comparando el parámetro S11 Circuito LC vs. Líneas de transmisión
- 7. Comparando el parámetro S11 Circuito LC vs. Líneas de transmisión ƒ = [0,18] GHz
- 11. Conclusiones • El principal problema de filtros con elementos concentrados es su limitado ”número de frecuencias”, ya que los parásitos se incrementan conforme crece la frecuencia. Además que en el silicio ocupan un tamaño no despreciable. • El diseño con Stubs surge como mejora de estos problemas, gracias a las Transformaciones de Richards, que nos permiten transformar las bobinas en stubs en paralelo en corto-circuito, y los condensadores en líneas de transmisión. • Las líneas Microstrip suponen una buena alternativa para un rango de frecuencias cercanas a la frecuencia de corte (1.5GHz) pero no para frecuencias más altas, ya que se incrementan las bandas espurias y las pérdidas por radiación.
- 12. Referencias 1. J. S. Hong and M. J. Lancaster, “Microstrip Filters for RF/Microwave Applications”. New York: Wiley, 2001 2. A. G. Parra, “Diseño de Filtros Microstrip en Banda L”. TFG. Universidad de Jaén. 2013-2014
- 13. Universidad de Alcalá 2016/17 Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación [Tecnologías de Alta Frecuencia] Nerea Espinosa Ainara Puras Daniel Rodrigo
Notas del editor
- Introducción al Filtro Paso Alto Tipo Chebyshev: Se trata de un tipo de filtros de respuesta infinita que se usan para separar bandas de frecuencias. Actúan muy rápido a costa de permitir un ’rizado’. En nuestro caso el ‘rizado’ está presente en la banda pasante.
- Diseños de dos circuitos de elementos concentrados (condensadores serie y bobinas en paralelo). Los dos diseños dan el mismo resultado. Están hechos en base a la transformación de un Filtro Paso Bajo a Filtro HP. Diseñados para una frecuencia de corte de 3 GHz.
- Diseño con líneas de transmisión (stubs en paralelo en corto-circuito). Este filtro es debido a la transformación del diseño con elementos concentrados, en base a las Transformaciones de Richards: a partir del diseño A de elementos concentrados. Los stubs están diseñados con una longitud eléctrica óptima (30º) y las líneas de transmisión a 60º. Frecuencia de corte: 1.5GHz. Frecuencia de diseño: 7.5GHz.
- Observamos que en el diseño del circuito LC la frecuencia de corte no es exactamente 3 GHz; en el diseño de líneas de transmisión y stubs no es exactamente 1.5 GHz: esto se debe a que los parámetros de diseño que se han calculado son una aproximación. Pero se aprecia el filtrado de frecuencias a partir de la frecuencia de corte, con lo que podemos afirmar que es un filtro paso alto. Además, la fase de ambos es lineal en el rango de frecuencias que queremos filtar: desde 3 Ghz hasta unos 7.5 GHz.
- El parámetro de Scattering S11 nos da una idea de donde se produce el mejor filtrado, a la frecuencia de diseño, en el que no hay reflexión a la entrada; al ser simétrico en la entrada a la carga (a la frecuencia de corte y frec. de diseño) la reflexión será mínima o idealmente nula. En los elementos concentrados podemos observar 2 mínimos: uno a la frecuencia de corte y otro a la frecuencia de diseño. Con los stubs obtenemos un mínimo a la frecuencia de diseño (7.5 GHz). Las fases, al igual que antes, son lineales para nuestro propósito.
- Se pueden observar las bandas espurias en el diseño de stubs de forma periódica. Pero para nuestro diseño no interfiere porque esas bandas están a frecuencias indeseadas. En cambio con los elementos concentrados no encontramos esas bandas, aunque encontraremos elementos parásitos en las bobinas y condensadores cuanto más aumente la frecuencia. Si quisiéramos un filtrado a mayores frecuencias, utilizaríamos tecnología de líneas de transmisión o incluso de guías de onda.
- El diseño microstrip cuenta con cinco stubs en paralelo en cortocircuito, unidos a las líneas de transmisión mediante discontinuidades en T. Frecuencia de corte: 1.5 GHz. Frecuencia de diseño: 7.5 GHz.
- El parámetro S21 a la frecuencia de corte es prácticamente -3 dBs, mientras que a la frecuencia de diseño es casi un máximo. Se observa una banda espuria a 2 veces la frecuencia de diseño. En este diseño no se ha desplazado demasiado, puesto que se han compensado las variaciones en el diseño de las discontinuidades T. Como en los casos anteriores, la fase es lineal en nuestro rango de frecuencias elegido.
- El parámetro S11 que es el coeficiente de reflexión a la entrada debería ser cero a la frecuencia de diseño, no llega a ser cero por las pérdidas de radiación, y por un desplazamiento de la curva que se debe a problemas del ordenador. Al ser próximo a cero presenta pocas pérdidas. Se observan más bandas espurias que para S21. La fase es lineal en las frecuencias que deseamos filtrar.