Hibrit mikroşerit-YTED bant geçiren filtrenin x-bant’ta tasarımı ve optimizasyonu

Abstract

Bu makalede, X-Bant ’ta hibrit Mikroşerit-YTED (Yalıtkan Taban Entegreli Dalga Kılavuzu) bant geçiren filtrenin optimizasyon çalışması yapılmıştır. Yüksek geçiren bir YTED filtre ile alçak geçiren bir mikroşerit filtrenin seri entegrasyonuyla elde edilen hibrit bant geçiren filtrenin geometrisindeki asimetrik bölümler düzeltilmiştir. Optimizasyon çalışmasında, CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite simülasyon programındaki 5 farklı optimizasyon algoritma tekniği hibrit M-YTED bant geçiren filtreye uygulanmıştır. Filtreye uygulanan bu tekniklerin sonuçları karşılaştırılmalı olarak verilmiştir. Metotlar karşılaştırıldığında, geçiş bandındaki S11 değerleri toplamının en düşük değerde olması nedeniyle Parçacık Sürü Optimizasyon Algoritması seçilmiştir. Filtrenin w4 parametresinin değeri 6,165 mm olarak elde edilmiştir. Filtrenin kalite faktörü, optimizasyon çalışmasıyla Guvenli ve diğ., (2021)’nin çalışmasına göre 3,21 kat artırılmıştır. Hibrit Mikroşerit-YTED bant geçiren filtrenin geçiş bandı [ω1-ω2] 7,60 GHz ile 8,40 GHz frekans aralığında, filtrenin merkez frekansı (ω0) 7,90 GHz, filtrenin bant genişliği de 0,80 GHz (%10,01) olacak şekilde tasarlanmıştır. M-YTED bant geçiren filtrenin simülasyon sonuçlarına göre, merkez frekansı 8,15 GHz ve bant genişliği 0,92 GHz'dir (%11,29). Analitik ve simülasyon sonuçları karşılaştırıldığında, analitik sonuçlara göre simülasyon merkez frekansındaki frekans değişimi %1,98 ve bant genişliği değişimi %15’dir. Analitik ve simülasyon sonuçlarının birbiriyle uyumlu olduğu görülmektedir.

In this article, the optimization study of hybrid Microstrip-SIW (Substrate Integrated Waveguide) band-pass filter in X-Band has been carried out. Asymmetrical sections in the geometry of the hybrid band-pass filter obtained by serial integration of a high-pass SIW filter and a low-pass microstrip filter are corrected. In the optimization study, 5 different optimization algorithm techniques in the CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite simulation program were applied to the hybrid M-SIW bandpass filter. The results of these techniques applied to the filter are given comparatively. Particle Swarm Optimization Algorithm was chosen because the sum of the S11 values in the passband was the lowest when the methods were compared. The value of the w4 parameter of the filter was obtained as 6.165 mm. The quality factor of the filter was increased by 3.21 times with the optimization study according to the study of Guvenli et al. (2021). The passband [ω1-ω2] of the hybrid Microstrip-SIW bandpass filter is designed in the frequency range of 7.60 GHz to 8.40 GHz, the center frequency of the filter (ω0) is 7.90 GHz and the bandwidth of the filter is 0.80 GHz (10.01%). According to the simulation results of M-SIW bandpass filter, the center frequency is 8.15 GHz and the bandwidth is 0.92 GHz (11.29%). When analytical and simulation results are compared, it is seen that frequency change in the simulation center frequency is 1.98% and change in bandwidth is 15%. It is seen that analytical and simulation results are compatible with each other.