A New Design of Trisection Band-Pass Filter Based on Electromagnetic Simulation

본 논문에서는 중심 주파수 2.44 GHz, 상대 대역폭 5 %, 반사 손실 18 dB, 전달 영점 주파수 2.63 GHz을 갖는 트라이섹션 대역 통과 여파기를 다중 포트 EM(ElectroMagnetic) 시뮬레이션을 이용한 설계를 보인다. 교차 결합(cross-coupling)이 포함된 트라이섹션 여파기 결합 행렬을 계산하고, 여파기를 무손실 2-포트 회로로 변환하여 기준형 등가 회로를 결정한다. 여파기 설계를 위해 개별 공진기로 분해한 후 다중 포트 EM 시뮬레이션으로 얻어진 Y-파라미터에서 J-인버터와 서셉턴스 기울기를 기준형 등가 회로의 J-인버터 및 서셉턴스 기울기에 정합하여 여파기 설계 치수들을 결정하게 된다. 결정된 물리적 치수로 구성된 여파기는 결합 행렬에서 고려하지 않은 결합으로 주파수 응답 특성이 기준형 등가 회로에 비해 다소 차이를 보이게 된다. 여파기 응답 특성의 최적화를 위해 초기 설계 치수를 변화시켜 여파기의 EM 시뮬레이션 결과들을 모아 회로에서 최적화하여 최종 설계 치수를 얻는다. 최종 설계 치수를 갖는 여파기를 제작하여 트라이섹션 여파기 설계 방법의 타당성을 검증하였다. In this paper, we present the trisection band-pass filter with a transmission zero at 2.63 GHz, which has a center frequency of 2.44 GHz, relative bandwidth of 5 %, and return loss of 18 dB, based on a multi-port ElectroMagnetic simulation. The coupling matrix for the trisection filter is calculated and this filter is transformed into band-pass filter prototype through a lossless 2-port circuit transformation. The J-inverter values and slope parameters of each individual resonator are computed using an EM simulation Y-parameters of the filter with multi port. The dimensions of desired filter are determined by matching the computed J-inverter and susceptance slope parameters to those of the prototype band-pass filter. Undesired cross-couplings are found to occur which does not appear in the prototype trisection filter. To overcome the problem of undesired couplings, the filter was optimized to satisfy the same frequency response of prototype filter. The validity of the proposed design method was verified through the implementation of the designed and optimized filter.