طراحی، شبیه‌سازی و ساخت یک فیلتر دو بانده‌ی پوشیدنی با زیرلایه‌ی نمد برای کاربرد در سیستم‌های پزشکی

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 6، دوره 10، شماره 40، بهمن 1398، صفحه 55-60   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرزاد خواجه خلیلی^{* 1}؛ امید خوب نشان²؛ مهسا خنجری²

¹مربی– دپارتمان مهندسی برق، موسسه آموزش عالی کیان، شاهین شهر، اصفهان، ایران

²مؤسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی استان اصفهان، اصفهان

چکیده

در این مقاله، یک فیلتر دو بانده‌ی پوشیدنی به منظور عملکرد در باندهای فرکانسی مخابراتی استاندارد GPS و Bluetooth طراحی، شبیه-سازی و ساخته شده است. در این فیلتر، بازه‌های فرکانسی 1.563-1.678 GHz و 2.4-2.48 GHz محقق شده است. این دو باند فرکانسی به طور گسترده، در طراحی سیستم‌های مخابراتی-پزشکی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. عموماً برای طراحی ادوات پوشیدنی، از الیاف‌ها به جای عایق‌های مرسوم استفاده می‌گردد. از جمله‌ی این الیاف می‌توان به نمد، جین، پشم و کتان اشاره نمود. در این فیلتر، از زیرلایه‌ی نمد با ثابت عایقی 1.3 و ارتفاع 2 mm استفاده شده است. در این مقاله، از نرم‌افزار تمام-موج CST Microwave Studio 2019 به منظور شبیه‌سازی کلیه‌ی ساختارها استفاده شده است. ابعاد نهائی تشدیدگرهای این فیلتر برابر 6×2 cm2 یا 0.25×0.03 λg2 در فرکانس 1.57 GHz می‌باشد. در ادامه به منظور اثبات صحت شبیه‌سازی‌های انجام شده، این فیلتر ساخته شد. نتایج حاصل از اندازه‌گیری مشخصه‌های این فیلتر و همچنین، نتایج شبیه‌سازی، تطابق خوبی با یکدیگر دارند.

کلیدواژه‌ها

فیلتر؛ پوشیدنی؛ دو بانده؛ تشدیدگر؛ نمد

مراجع

[1] V. Crnojevic´-Bengin, Advances in Multi-Band Microstrip Filters.  Cambridge University Press, 2015.

[2] F. Khajeh-Khalili, M. A. Honarvar, “Design and simulation of a Wilkinson power divider with high isolation for tri-band operation using PSO algorithm”, Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, Vol. 6, No. 23, pp. 13-20, Nov 2015.

[3] F. Khajeh-Khalili, M. A. Honarvar, A. Dadgarpour, B. S. Virdee, T. A. Denidni, “Compact tri-band Wilkinson power divider based on metamaterial structure for Bluetooth, WiMAX, and WLAN applications”, Journal of Elect­ro­­magnetic Waves and Applications, Vol. 33, No. 6, pp. 707-721, March 2019 (doi: 10.1080/09205071.2019.157 5287).

[4] F. Khajeh-Khalili, M. Amin Honarvar, A. Dadgarpour, “High-gain bow-tie antenna using array of two-sided planar metamaterial loading for H-band applications”, International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, Vol. 28, No. 7, pp. 1-7,  Sept 2018 (doi: 10.1002/mmce.21476).

[5] I. Jadidi, M. A. Honarvar, F. Khajeh-Khalili, “Compact tri-band microstrip filter for Bluetooth, WiMAX, and WLAN applications”, Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 91, pp. 241-252, April 2019 (doi: 10.2528/PIERC19012602).

[6] J. Dong, J. Shi, K. Xu, “Compact wideband differential bandpass filter using coupled microstrip lines and capacitors,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 29, No. 7, pp. 444-446, July 2019 (doi: 10.1109/LMWC.2019.2917778).

[7] M. A. Honarvar, R. Sadeghzadeh, “Design of coplanar waveguide ultrawideband bandpass filter using stub‐loaded resonator with notched band,” Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 54, No. 9, pp. 2056-2061, Sept. 2012 (doi: 10.1002/mop.26992).

[8] M. Mirzaei and M. A. Honarvar, “Compact planar quad-band bandpass filter for application in GPS, WLAN, WiMAX and 5G WiFi”, Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol. 63, 115–121, Nov 2016 (doi: 10.2528/PIERL16092307).

[9] M. A. G. Elsheikh and A. M. E. Safwat, “Wideband modeling of SRR-loaded coplanar waveguide”, IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 67, No. 3, pp. 851-860, March 2019 (doi: 10.1109/TMTT.2018. 2886840).

[10] H. Deng, Y. Zhao, Y. He, H. Liu, H. Wang, “High selectivity and common-mode suppression wideband balanced bandpass filter using slotline resonator”, IET Microwaves, Antennas and Propagation, Vol. 9, No. 6, pp. 508-516, April 2015 (doi: 10.1049/iet-map.2014.0146).

[11] R. K. Jazi, M. A. Honarvar, and F. Khajeh-Khalili, “High Q-factor narrow-band bandpass filter using cylindrical dielectric resonators for X-band applications”, Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol. 77, No. 10, pp. 65-71, July 2018 (doi: 10.2528/PIERL18041007).

[12] A. S. Noori, X. Shang, C. Guo, T. J. Jackson, P. A. Smith, M. J. Lancaster, Microwave filters based on novel dielectric split-ring resonators with high unloaded quality factors”, IET Microwaves, Antennas and Propagation, Vol. 12, No. 8, pp. 1389-1394, June 2018 (doi: 10.1049/iet-map.2017.0463).

[13] A. Vosoogh, A. Uz Zaman, V. Vassilev, J. Yang, “Zero-gap waveguide: A parallel plate waveguide with flexible mechanical assembly for mm-wave antenna applications”, IEEE Trans. on Components, Packaging and Manufacturing Technology, Vol. 8, No. 12, pp. 2052-2059, Dec 2018 (doi: 10.1109/TCPMT.2018.2878643).

[14] M. Zhao and Y. Zhang, “Compact wearable 5-GHz flexible filter,” Electronics Letters, Vol. 53, No. 10, pp. 661-663, May 2017 (doi: 10.1049/el.2017.0625).

[15] D. K. Janapala, M. Nesasudha, T. M. Neebha, R. Kumar, “Specific absorption rate reduction using metasurface unit cell for flexible polydimethylsiloxane antenna for 2.4 GHz wearable applications”, International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, Vol. 29, No. 9, pp. 1-12,  Sept. 2019 (doi: 10.1002/mmce.21835).

[16] Subhas C. Mukhopadhyay, Wearable Electronics Sensors, 1st ed., ser. Smart Sensors, Measurement and Instrumentation, S. C. Mukhopadhyay, Ed. Cham: Springer International Publishing, 2015, Vol. 15.