طراحي تزويجگر رت-ريس فشرده با قابليت حذف هارمونيك هاي ناخواسته با تركيب خطوط ريز نوار و عناصر فشرده مداري براي كاربردهاي با سطح پوشش وسيع

Design of a compact Rat-race coupler with harmonics suppression using lumped component elements for wide coverage applications

در اين مقاله طراحي جديدي از تزويجگر رت-ريس همراه با قابليت حذف هارمونيك هاي ناخواسته و كاهش ابعاد پيشنهاد شده است. اين تزويجگر با استفاده از عناصر فشرده سلف و خازن كه به صورت موازي باهم بكار رفته اند طراحي شده است. تزويجگر پيشنهادي در فركانس مركزي 800 مگاهرتز طراحي شده كه داراي ابعاد بسيار كوچك 46/3 ميليمتر در 23/15 ميليمتر معادل 0.17λ ×0.08λ)) است كه در مقايسه با تزويجگر رت-ريس متداول در فركانس 800 مگاهرتز حدود 63% ابعاد مدار را كاهش داده است. تزويجگر طراحي شده قابليت حذف هارمونيك هاي دوم الي چهارم را با سطح تضعيف مناسب دارد بدين ترتيب كه تزويجگر پيشنهادي هارمونيك هاي دوم، سوم و چهارم را به ترتيب با تضعيف هاي 21 دسيبل، 38 دسيبل و 20 دسيبل حذف مي كند و پهناي باند تضعيف بسيار مناسبي در بازه وسيع فركانسي 1/6 گيگاهرتز تا 3/3 گيگاهرتز با سطح تضعيف بيش از 20 دسيبل ارايه مي دهد. در تزويجگر طراحي شده، تلفات عبوري در دو مسير عبوري كمتر از 0/1 دسيبل در فركانس كاري است. همچنين تلفات برگشتي و جداسازي نيز در فركانس كاري بيش از 40 دسيبل مي باشند كه نشان از عملكرد فوق العاده تزويجگر طراحي شده است.

In the coupler design, there are some important parameters, including size reduction, harmonic suppression and insertion loss, which affect the quality of the final product. Thus improving each of these parameters contributes to a more efficient design. In this paper a novel Rat-race coupler with size reduction and harmonics suppression is designed. In the proposed coupler structure, parallel capacitor and indicator are used. The proposed device correctly works at 800 MHz and occupied small size of 46.3mm×23.15mm (0.17λ ×0.08λ), which shows more than 63% size reduction compared to the conventional coupler. The proposed coupler not only reduce the circuit size but also suppresses 2nd, 3rd and 4th harmonics with 21dB, 38 dB and 20 dB attenuation levels, respectively. The proposed coupler provides wide rejection band from 1.6 GHz to 3.3 GHz with more than 20 dB attenuation level. The insertion loss parameter is less than 0.1 dB and more than 40 dB return loss and isolation are obtained at operating frequency, which show superior performance of the proposed Rat-race coupler.