علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

توسعه فناوری یک سوییچ موج‌بری توان بالای کم هزینه برای کاربرد در ترانسپوندر باند Ku ماهواره های مخابراتی

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 استادیار، پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران
2 کارشناس ارشد، پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
3 استادیار، پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله یک سوییچ موجبری دو ورودی-دو خروجی در باند Ku ابداع شده است که نسبت به سوییچ های مشابه، ساخت آن بسیار کم هزینه تر است. ساختار سوییچ موجبری متشکل از حلقه ای ثابت و یک استوانه چرخان در میان آن است، در نتیجه تشکیل یک فاصل هوایی بین این دو قسمت سوییچ اجتناب ناپذیر است. برای محدود کردن نشتی موج از فاصله هوایی بین استوانه داخلی گردان و حلقه خارجی، از ساختار EBG جدیدی در سوییچ پیشنهادی این مقاله استفاده شده است. فناوری موجبر شیاردار یکی از روش هایی است که برای کاهش این موج نشتی استفاده می شود. در این روش با طراحی یک هادی مغناطیسی کامل (PMC) در ناحیه فاصله هوایی، انتشار موج در یک باند فرکانسی مشخص محدود می شود. راه حلی که در این مقاله برای پیاده سازی ناحیه محدود کننده انتشار موج پیشنهاد شده است، ساختار سوراخدار متقارن است. چینش سوراخ ها در این ساختار به نحوی است که سوراخ های استوانه داخلی به نسبت حلقه خارجی به اندازه نصف دوره تناوب سوراخ ها شیفت پیدا کرده اند. طبق نتایج طراحی و تحلیل، با استفاده از ساختار EBG پیشنهادی، میزان نشتی موج در فاصله هوایی به نحو قابل ملاحظه ای کاهش می یابد و در نتیجه پارامترهای الکتریکی بهبود می یابند. نتایج طراحی و شبیه سازی نشان می دهد که تلف عبوری سوییچ طراحی شده کمتر از dB 0.05 و ضریب انعکاس پورت های آن کمتر از dB 35- است. همچنین ایزولاسیون بین پورت ها بیشتر dB 80 و پهنای باند نسبی این سوییچ بیشتر از 50% بدست آمد که نسبت به سوییچ های مشابه وضعیت بهتری دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] V. K. Varadan, K. J. Vinoy, and K. A. Jos, RF MEMS & Their Applications, John Wiley & Sons, Ltd, 2003, https://doi.org/ 10.1002/0470856602.
[2] L. A. Belov, S. M. Smolskiy, and V. N. Kochemarov, Handbook of RF, Microwave & Millimeter Wave Components, Artech house, 2012, https://doi.org/10.3390/ELECTRONICS2010035
[3] Z. N. Chen, D. Liu, H. Nakano, X. Qing, and T. Zwick, Handbook of Antenna Technologies, Singapore: Springer, 2016, https://doi.org/10.1007/978-981-4560-44-3.
[4] J. Tayebpour, B. Ahmadi, M. Fallahzadeh, O. Shekoofa, and A. Torabi, "A waveguide switch based on contactless gap waveguide technology," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 29, No. 12, pp. 771-774, 2019, https://doi.org/10.1109/LMWC.2019.2950164. 
[5] A. J. Alazemi, D. Zarifi, and A. Farahbakhsh, "A broadband contactless gap waveguide microwave switch for X- and Ku-bands applications," AEU-International Journal of Electronics and Communications, vol. 139, 2021, Art. no. 153929, https://doi.org/10.1016/j.aeue.2021.153929.
[6] M. Ebrahimpouri, O. Quevedo-Teruel, and E. Rajo-Iglesias, "Design guidelines for gap waveguide technology based on glide-symmetric holey structures," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 27, no. 6, pp. 542-544, 2017, https://doi.org/10.1109/LMWC.2017.2701308 .
[7] M. Ebrahimpouri, E. Rajo-Iglesias, Z. Sipus, and O. Quevedo-Teruel, "Cost-effective gap waveguide technology based on glide-symmetric holey EBG structures," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 66, no. 2, pp. 927-934, 2018, https://doi.org/10.1109/TMTT.2017.2764091.
[8] E. Alfonso, A. U. Zaman, E. Pucci, and P. S. Kildal, "Gap waveguide components for millimetre-wave systems: Couplers, filters, antennas, MMIC packaging," in International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), Nagoya, Japan 2012, pp. 243–246.
[9] E. A. Alós, A. U. Zaman, and P. S. Kildal, "Ka-band gap waveguide coupled-resonator filter for radio link diplexer application," IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 3, no. 5, pp. 870–879, 2013, https://doi.org/10.1109/TCPMT.2012.2231140. 
[10] B. Ahmadi and A. Banai, "Direct coupled resonator filters realized by gap waveguide technology," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 63, no. 10, pp. 3445–3452, 2015, https://doi.org/10.1109/TMTT.2015.2457916.
[11] B. Ahmadi and A. Banai, "Substrateless amplifier module realized by ridge gap waveguide technology for millimeter-wave applications," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 64, no. 11, pp. 3623–3630, 2016, https://doi.org/10.1109/TMTT.2016.2607177.
[12] B. Ahmadi and A. Banai, "Substrate-less oscillator module realized by gap waveguide technology for millimeter wave applications," in 47th European Microwave Conference (EuMC), Nuremberg, Germany, 2017, pp. 1116–1119, https://doi.org/10.23919/EuMC.2017.8231043.
[13] M. G. Silveirinha, C. A. Fernandes, and J. R. Costa, "Electromagnetic characterization of textured surfaces formed by metallic pins," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 56, no. 2, pp. 405–415, 2008, https://doi.org/10.1109/TAP.2007.915442.
[14] E. Rajo Iglesias and P. S. Kildal, "Numerical studies of bandwidth of parallel-plate cut-off realised by a bed of nails, corrugations and mushroom-type electromagnetic bandgap for use in gap waveguides," IET Microwaves, Antennas Propagation, vol. 5, no. 3, pp. 282–289, 2011, https://doi.org/10.1049/iet-map.2010.0073.
[15] M. Ebrahimpouri, A. A. Brazalez, L. Manholm, and O. Quevedo Teruel, "Using glide-symmetric holes to reduce leakage between waveguide flanges," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 28, no. 6, pp.473-475, 2018, https://doi.org/10.1109/LMWC.2018.2824563.
[16] J. A. Ruiz Cruz, M. M. Fahmi, and R. R. Mansour, "Generalized multiport waveguide switches based on multiple short-circuit loads in power-divider junctions," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 59, no. 12, pp. 3347–3355, 2011, https://doi.org/ 10.1109/TMTT.2011.2170089.

  • تاریخ دریافت 27 شهریور 1403
  • تاریخ بازنگری 14 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش 18 آذر 1403
  • تاریخ اولین انتشار 18 آذر 1403