Estreito

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 17351 (2022) Citar este artigo

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Este artigo apresenta dois divisores de potência de banda estreita com uma ampla taxa de divisão de potência baseada nos dois novos métodos de controle de perda de inserção, que são linha de baixa impedância e capacitor de acoplamento. Inicialmente, um BPF de banda estreita é projetado com base no modelo de circuito equivalente e no circuito equivalente LC. Então, usando a densidade de corrente de superfície, é determinado por qual parte da estrutura BPF a perda de inserção (IL) pode ser controlada na frequência central. Os divisores de potência Wilkinson sintonizáveis ​​(TWPDs) são projetados com base em componentes de controle IL para criar uma ampla gama de taxas de divisão de potência, usando apenas duas tensões CC. A frequência central do primeiro TWPD projetado é de 2,5 GHz e a taxa de divisão de potência pode ser controlada até 1:45 pela variação de duas tensões CC de 0 a 8 V. Como a estrutura dos TWPDs é simétrica, as tensões inversas resultam em a potência dividida invertida entre as portas de saída. A frequência central do segundo TWPD projetado é de 2,52 GHz, e a taxa de divisão de potência pode ser controlada até 1:134 pela variação de duas tensões CC de 1,7 a 4 V. Dois TWPDs propostos são fabricados e medidos. Comparações dos resultados medidos e simulados são apresentadas para verificar as previsões teóricas.

Na maioria dos sistemas de telecomunicações, os divisores de potência (PD) com proporções de divisão de potência iguais e desiguais são um elemento essencial na rede de alimentação para o arranjo de antenas. Recentemente, o projeto de circuitos de micro-ondas baseado em novos métodos, como aplicações de ondas lentas de transparência induzida eletromagneticamente em ressonador de microfita1 e a estrutura automatizada para otimização de componentes de micro-ondas miniaturizados2, tem sido considerado por projetistas. Além disso, em sistemas de comunicação sem fio por micro-ondas, como phased arrays e redes de direcionamento de feixe, é necessário que o sinal seja dividido em igual ou desigual usando o divisor de potência. Os divisores de potência Wilkinson (WPD) são amplamente utilizados, com características que incluem: taxa flexível de divisão de potência, capacidade de remover CC, segundo e terceiro harmônicos, tamanho compacto, inserção adequada e perdas de retorno e bom isolamento entre as portas de saída.

Até o momento, vários tipos de WPD foram projetados: A primeira categoria são os PDs baseados em ressonadores elípticos e filtros passa-baixa3,4, que são muito bons na supressão de harmônicos até harmônicos de alta ordem. Mas eles são incapazes de eliminar harmônicos DC. A segunda categoria são os PDs baseados em banda estreita5,6,7, banda dupla8 e banda larga BPF9,10,11. WPD desigual (UWPD) é outra categoria para divisão de sinal desigual12,13,14,15,16,17,18,19,20,21. Em12,13, o sinal é dividido em proporção 1:2, mas ocupa tamanho muito grande. In13, uma estrutura que utiliza bandgap eletromagnético como uma linha de transmissão de alta impedância (TL) é adotada para o projeto de UWPD. A taxa de divisão de potência é de 1:3 em banda larga, mas os valores de perda de retorno não são adequados na banda de trabalho. O UWPD com razão de divisão de potência de 1:414,15, que usa linhas microstrip simples com diferentes impedâncias, sofre de tamanho grande e incapacidade de suprimir harmônicos indesejados. Um UWPD 1:5 é projetado em 16 com base nas linhas de tiras paralelas de dupla face compensadas. Em17,18, um Gysel PD desigual de 1:6 e um UWPD de 1:10 são apresentados, respectivamente. Uma grande desvantagem do16,17,18 é o tamanho grande. Como os designs19,20,21 usam linhas de microfita com impedâncias desiguais sem qualquer ressonador, eles sofrem de tamanho total grande. Nos PDs mencionados, não é possível considerar nenhum valor de razão de divisão de potência. Para resolver este problema, PDs de Wilkinson e Gysel com razão de divisão de potência arbitrária são apresentados em22,23,24,25,26, respectivamente. Nesse tipo de PD, a taxa de divisão de potência pode ser ajustada arbitrariamente durante o processo de projeto e antes da fabricação. Como resultado, a taxa de divisão de potência não pode mais ser alterada após os processos de projeto e fabricação.