طراحی، شبيه‌سازی و ساخت فيلتر فشرده و پهن باند ريزموج با استفاده از محفظه تشديد نيم‌شش‌وجهی و فناوری موجبر مجتمع‌شده در زيرلايه
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوتر
محمدحسن نشاطي
1
,
رسول رحمانی
2
1 - دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی
2 - دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی
کلید واژه: فيلتر ریزموج, موجبر مجتمع‌شده در زيرلايه, حفره تشديد شش‌وجهی, حفره تشديد SIW,
چکیده مقاله :
در این مقاله، یک فیلتر فشرده پهن باند ريزموج باند X با فناوری موجبر مجتمع‌شده در زيرلايه طراحی، شبیه‌سازی و ساخته شده است. ابتدا ساختار تشدیدکننده ريزموج شش‌وجهی و نیم‌شش‌وجهی بررسی و مُدهای تشدید، فرکانس تشدید و توزیع میدان داخل این نوع تشدیدکننده‌ها مطالعه گردیده است. سپس طرح یک فیلتر درجه دوی چبیشف باند X با استفاده از ماتریس تزویج بین دو تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی با فرکانس مرکزی GHz 10 و پهنای باند نسبی 20% انجام شده است. نمونه اولیه طراحی‌شده بر اساس محاسبات تئوری، با نتايج نرم‌افزار شبیه‌سازی تمام موج بررسی و ابعاد مناسب فیلتر برای پاسخ مورد نظر تنظیم شده‌اند. یک نمونه از فیلتر طراحی‌شده با زيرلايه 031TLY ساخته و مشخصات آن با موفقیت اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهند که مقادیر اندازه‌گیری‌شده با مقادیر شبیه‌سازی تطابق خوبی دارند و فیلتر ساخته‌شده دارای فرکانس مرکزی GHz 7/8 و پهنای باند نسبی 3/27% با حداکثر تلفات باند عبور dB 2/1 است.
In this paper, a compact wideband microwave filter in X band using substrate integrated waveguide technology is designed, simulated and implemented. At first, the structure of hexagonal and semi-hexagonal microwave resonators is studied and their resonate modes, resonance frequencies and field distribution inside these resonators are investigated. Then, a second order Chebyshev filter is designed by coupling matrix of two semi-hexagonal cavities with center frequency of 10 GHz and fractional bandwidth of 20%. The first designed filter based on theoretical modeling is simulated by a full wave simulator and the geometrical parameters of the structure are adjusted for the required response. A prototype of the designed filter is implemented by TLY031 substrate and its characteristics are successfully measured. The results show that the measured results agree well with those obtained by simulation. The center frequency of the implemented filter is 8.7 GHz and it provides 27.3% bandwidth, with maximum insertion loss of 2.1 dB.
[1] D. Deslandes and K. Wu, "Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 11, no. 2, pp. 68-70, Feb. 2001.
[2] M. Bozzi, A. Georgiadis, and K. Wu, "Review of substrate-integrated waveguide circuits and antennas," IET Microwave Antennas and Propagation, vol. 5, no. 8, pp. 909-920, Jun. 2011.
[3] J. Chen, B. Wu, L. Jiang, and C. Liang, "A compact hexagonal dual-band substrate integrated waveguide filter based on extracted-pole technique," Microwave and Optical Technology Letters, vol. 53, no. 3, pp. 562-565, Jan. 2011.
[4] Z. Xu, G. Zhang, H. Xia, and M. Xu, "Novel hexagonal dual-mode substrate integrated waveguide filter with source-load coupling," The Scientific World J., vol. 2014, Article ID: 915740, 5 pp., Apr. 2014.
[5] Z. Q. Xu, Y. Shi, P. Wang, J. X. Liao, and X. B. Wei, "Substrate integrated waveguide (SIW) filter with hexagonal resonator," J. of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 26, no. 11-12, pp. 1521-1527, Aug. 2012.
[6] W. Bo, Z. Xu, L. Hao, X. Meijuan, and J. Liao, "Substrate integrated waveguide cross-coupling filter with multilayer hexagonal cavity," in Proc. Int. Workshop on Microwave and Millimeter Wave Circuits and System Technology, pp. 221-224, Chengdu, China, 24-25, Oct. 2013.
[7] M. Rezaee and A. R. Attari, "Realization of new single-layer triple-mode substrate integrated waveguide and dual-mode half-mode substrate-integrated waveguide filters using a circular shape perturbation," IET Microwaves, Antennas & Propagation, vol. 7, no. 14, pp. 1120-1127, Nov. 2013.
[8] T. Khorand and M. S. Bayati, "Novel half-mode substrate integrated waveguide bandpass filters using semi-hexagonal resonators," International J. of Electronics and Communications, vol. 92, pp. 52-58, Oct. 2018.
[9] A. Vahid Sarani, M. H. Neshati, and M. Fazaelifar, "Development of a wideband hexagonal SIW cavity-backed slot antenna array," International J. of Electronics and Communication, vol. 92, pp. 52-58, Sept. 2021.
[10] S. A. Razavi and M. H. Neshati, "Development of a linearly polarized cavity-backed antenna using HMSIW technique," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 11, pp. 1309-1310, 2012.
[11] H. Dashti and M. H. Neshati, "Development of low-profile patch and semi-circular SIW cavity hybrid antennas," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 26, no. 9, pp. 4481-4488, Sept. 2014.
[12] R. J. Cameron, C. M. Kudsia, and R. R. Mansour, Microwave Filters for Communication Systems: Fundamentals, Design, and Applications, Hoboken, NJ: Wiley-Inter-Science, 2007.
[13] ر. رحمانی، طراحی، شبیه‌سازی و ساخت فیلترهای پهن باند مایکروویو با استفاده از محفظه تشدید شش‌ضلعی با فناوری موجبر مجتمع‌شده در زیرلایه، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران، شهریور 1396.
[14] J. S. Hong, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications, Hoboken, NJ: Wiley, 2011.
[15] Y. L. Zhang, W. Hong, K. Wu, J. X. Chen, and Z. C. Hao, "Development of compact bandpass filters with SIW triangular cavities," in IEEE Asia-Pacific Microwave Conf. Proceedings, 4 pp., Suzhou, China, 4-7 Dec. 2005.
[16] C. Lugo and J. Papapolymerou, "Planar realization of a triple-mode bandpass filter using a multilayer configuration," IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 2, pp. 296-301, Feb. 2007.
نشریه مهندسی برق و مهندسی كامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق، سال 20، شماره 4، زمستان 1401 317
مقاله پژوهشی
طراحی، شبيه‌سازی و ساخت فيلتر فشرده و پهن باند ريزموج
با استفاده از محفظه تشديد نيم‌شش‌وجهی و
فناوری موجبر مجتمع‌شده در زيرلايه
محمدحسن نشاطی و رسول رحمانی
چكیده: در این مقاله، یک فیلتر فشرده پهن باند ريزموج باند X با فناوری موجبر مجتمع‌شده در زيرلايه طراحی، شبیه‌سازی و ساخته شده است. ابتدا ساختار تشدیدکننده ريزموج شش‌وجهی و نیم‌شش‌وجهی بررسی و مُدهای تشدید، فرکانس تشدید و توزیع میدان داخل این نوع تشدیدکننده‌ها مطالعه گردیده است. سپس طرح یک فیلتر درجه دوی چبیشف باند X با استفاده از ماتریس تزویج بین دو تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی با فرکانس مرکزی GHz 10 و پهنای باند نسبی 20% انجام شده است. نمونه اولیه طراحی‌شده بر اساس محاسبات تئوری، با نتايج نرم‌افزار شبیه‌سازی تمام موج بررسی و ابعاد مناسب فیلتر برای پاسخ مورد نظر تنظیم شده‌اند. یک نمونه از فیلتر طراحی‌شده با زيرلايه 031TLY ساخته و مشخصات آن با موفقیت اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهند که مقادیر اندازه‌گیری‌شده با مقادیر شبیه‌سازی تطابق خوبی دارند و فیلتر ساخته‌شده دارای فرکانس مرکزی GHz 7/8 و پهنای باند نسبی 3/27% با حداکثر تلفات باند عبور dB 2/1 است.
کلیدواژه: فيلتر ریزموج، موجبر مجتمع‌شده در زيرلايه، حفره تشديد شش‌وجهی، حفره تشديد SIW.
1- مقدمه
فیلترها از رایج‌ترین اجزای سیستم‌های مخابراتی هستند که با استفاده از خطوط انتقال شامل موجبرها، خطوط ریز نوار، خطوط نواری و سایر انواع هدایت‌کننده‌های موج طراحی و ساخته می‌شوند. کاربرد فیلترها در این سیستم‌ها، انتخاب سیگنال مورد نظر و حذف سیگنال‌های اضافی است. استفاده از موجبرهای متداول فلزی مستطیلی و یا دایروی، نسبت به سایر انواع خطوط انتقال دارای مزایای مهمی مانند تلفات کم، ضریب کیفیت بالا و انتقال توان زیاد است، اما به علت این که این موجبرها ساختار سه‌بعدی دارند، سازگاری آنها با مدارهای صفحه‌ای2 ریزموج عملی نیست. امروزه در ساخت فیلترهای ریزموج و موج میلی‌متری به علت سازگاری با مدارهای الکترونیکی و مجتمع‌کردن با آنتن‌های ریزنواری3 از موجبر مجتمع‌شده در زیرلایه 4SIW استفاده می‌شود [1] و [2]. این نوع خطوط انتقال علاوه بر مزایای موجبرهای فلزی متداول، مزایای دیگری مانند ساخت ارزان و حجم کم را نیز به همراه دارند.
در [3] یک فیتر دومُدی با استفاده از تشدیدکننده شش‌وجهی طراحی و ساخته شده و با ایجاد تزویج مستقیم بین ورودی و خروجی، یک صفر انتقال اضافی در پاسخ فرکانس نیز اضافه گردیده است. این تزویج یک مسیر انتقال اضافی به فیلتر ایجاد کرده و در نتیجه با دو صفر تابع انتقال، نه تنها حجم کل فیلتر کم شده است، بلکه انتخابگری فرکانسی آن نیز بهبود یافته است. نتایج اندازه‌گیری نشان می‌دهند که فیلتر ساخته‌شده در باند X دارای فرکانس مرکزی GHz 99/9، پهنای باند نسبی 9/3% با تلفات عبوری dB 66/1 است.
چند نمونه فیلتر چندمُدی با حفره تشدید شش‌ضلعی در [4] طراحی و ساخته شده که برای ایجاد صفر انتقال در محل‌های مناسب و مورد نظر، از اختلال5 روی اضلاع تشدیدکننده استفاده گردیده است. برای یک نمونه ساخته‌شده، تلفات عبوری اندازه‌گیری شده dB 7/1 در فرکانس مرکزی GHz 1/10 و پهنای باند نسبی 2/2% به دست آمده است.
دو آرایش مختلف از اتصال سه حفره تشدید شش‌وجهی در [5] ارائه و فیلترهایی درجه سه در باند X طراحی و ساخته شده‌اند. با تغییر عرض پنجره مغناطیسی تزویج بین دو تشدیدکننده مجاور، ضریب تزویج بین آنها کنترل شده است. برای فیلتر نمونه اول فرکانس مرکزی GHz 10، پهنای باند نسبی 92/2% و تلفات عبوری و بازگشتی به ترتیب dB 01/2 و dB 1/15 اندازه‌گیری شده‌اند. برای نمونه دوم فیلتر ساخته‌شده که بین هر سه تشدیدکننده‌ها تزویج مغناطیسی وجود دارد، پهنای باند نسبی فیلتر 86/5%، تلفات عبوری dB 89/1 و تلفات برگشتی حداقل dB 7/14 اندازه‌گیری شده است. به دست آمده است.
با استفاده از فناوری چندلایه SIW در [6] از حفره‌های تشدید شش‌وجهی برای طراحی 3 نمونه فیلتر با حجم کم و انتخابگری فرکانسی مناسب استفاده شده است. فیلترهای طرح‌شده دارای فرکانس مرکزی حوالی GHz 10 با پهنای باند نسبی 6% و تلفات عبوری بین dB 8/1 تا dB 1/2 هستند. از مهم‌ترین اشکالات این فیلترها چندلایه‌بودن آنهاست که مشکلاتی را در ساخت به همراه دارد.
در [7] با استفاده از فناوری نیم‌مُد6 SIW که عموماً HMSIW نامیده
شکل 1: موجبر SIW، (الف) نمای بالایی و (ب) نمای جانبی.
می‌شود، فیلتری دومُدی با فرکانس مرکزی GHz 84/5، پهنای باند نسبتاً کم 4/1% و حداقل تلفات عبوری dB 5/1 طراحی و ساخته شده است. همچنین در [8] با استفاده از فناوری HMSIW دو فیلتر پهن باند با فرکانس‌های مرکزی GHz 06/11 و GHz 5/12 ساخته و ارائه شده است. این فیلترها به ترتیب دارای پهنای باند نسبی 29% و 47% بوده
و تلفات عبوری آنها حداقل dB 1/1 است. همچنین در سال‌های اخیر کاربرد این تشدیدکننده‌ها در آنتن‌های مخابراتی نیز مطرح شده است [9].
در این مقاله ابتدا ساختار تشدیدکننده شش‌وجهی معرفی و مشخصات آن شامل فرکانس تشدید و توزیع میدان مُدهای مختلف داخل محفظه و ضریب کیفیت غیر بارگذاری آن ارائه می‌شود. نیز مشخصات تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی معرفی گردیده و برای اولین بار با استفاده از 2 تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی که از طریق پنجره مغناطیسی با هم تزویج دارند، ماتریس تزویج بین دو تشدیدکننده استخراج می‌شود. همچنین برای تشدیدکننده نیم‌وجهی که در حالت تک‌درگاهی و با خط ریز نوار 50 اهم تحریک شده است، ضریب تزویج بین منبع و تشدیدکننده بررسی می‌شود. با استفاده از این دو تشدیدکننده دارای تزویج، فیلتر میان‌گذر پهن باند چبیشف مرتبه 2 در باند X طراحی، شبیه‌سازی و یک نمونه ساخته‌شده از آن ارائه می‌گردد. نتایج اندازه‌گیری نشان می‌دهند که فیلتر ساخته‌شده دارای فرکانس مرکزی GHz 7/8، پهنای باند نسبی 3/27% و حداکثر تلفات عبوری dB 1/2 است.
2- ساختار SIW و تشدیدکننده شش‌وجهی
2-1 ساختار موجبر SIW
شکل 1، موجبر SIW را نشان می‌دهد که با استفاده از یک زیرلایه ساخته شده است. صفحات رسانای زیرلایه توسط دو آرایه استوانه فلزی، via، به هم متصل شده‌اند و دیواره پهن موجبر را تشکیل می‌دهند. همچنین استوانه‌های فلزی دیواره جانبی موجبر را ساخته‌اند. عرض موجبر 
است که با توجه به وایاهای به‌کاررفته در این نوع موجبرها، عرض معادل مؤثر، 
به کار می‌رود که مقدار آن از (1) به دست می‌آید. در این شرایط موجبر SIW معادل یک موجبر فلزی مستطیلی با عرض است
(1)
(الف) (ب)
شکل 2: حفره تشدید شش‌وجهی با فناوری SIW، (الف) شش‌وجهی و (ب) نیم‌شش‌وجهی.
جدول 1: مُدهای اولیه، فرکانس تشدید و ضریب
کیفیت شبیه‌سازی محفظه کامل شش‌وجهی.
شماره مُد | نام مُد | فرکانس تشدید (GHz) | ضریب کیفیت |
اول |
| 03/10 | 16/618 |
دوم- فرد |
| 16 | 70/866 |
دوم- زوج |
| 16 | 70/866 |
سوم |
| 4/21 | 60/1063 |
برای این که تلفات نشتی از بین استوانه‌های فلزی ناچیز و قابل صرف نظر باشد، لازم است که (2) و (3) برقرار باشند [10]. در این روابط 
قطر وایاها و 
فاصله بین مرکز دو وایای مجاور است. در طراحی
و ساخت فیلتر این مقاله، زیرلایه به‌کاررفته 031TLY با مشخصات الکتریکی 
، 
و 
است
(2)
(3)
2-2 تشدیدکننده شش‌وجهی
شکل 2- الف حفره تشدید شش‌وجهی را با فناوری SIW و پارامترهای مهم آن نشان می‌دهد. مشابه تشدیدکننده‌ها با موجبرهای متداول فلزی، این نوع تشدیدکننده‌ها دارای مُدهای تشدید مختلفی هستند. فرکانس تشدید مُدهای مختلف با تقریب خوب از (4) محاسبه می‌شود که در آن 
سرعت نور در خلأ، 
ریشه 
ام تابع بسل معمولی مرتبه 
و 
ثابت دی‌الکتریک زیرلایه است [9] و [11]
(4)
برای تشدیدکننده شش‌ضلعی با طول 
و مشخصات وایاها 
و ، ساخته‌شده از زیرلایه 031TLY، فرکانس تشدید و ضریب کیفیت بارگذاری‌نشده شبیه‌سازی‌شده مُدهای مختلف با استفاده از تحلیل مُدهای ویژه نرم‌افزار HFSS مطالعه و بررسی گردیده و نتایج در جدول 1 خلاصه شده است. همچنین توزیع میدان‌های الکتریکی داخل تشدیدکننده در شکل 3 آمده است.
2-3 تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی
به منظور طراحی و ساخت فیلترهای فشرده، می‌توان از تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی استفاده کرد که در شکل 2- ب نشان داده شده است. این حفره تشدید نیم‌شش‌وجهی با تشدیدکننده HMSIW کاملاً متفاوت است و در هر سه ضلع آن وایاهای رسانا قرار دارند. در حالی که برای نوع
شکل 3: توزیع میدان الکتریکی شبیه‌سازی‌شده مُدهای حفره تشدید شش‌وجهی SIW.
HMSIW وایاهای قاعده ذوزنقه حذف و دیواره تشدیدکننده به عنوان رسانای ایده‌آل مغناطیسی7 PMC عمل می‌کند.
بررسی یک محفظه تشدید نیم‌شش‌وجهی با استفاده از تحلیل مُدهای ویژه نرم‌افزار HFSS انجام گردیده و مشخصات چهار مُد ابتدایی آن شامل فرکانس تشدید، ضریب کیفیت و توزیع میدان الکتریکی داخل تشدیدکننده بررسی شده و نتایج این بررسی در جدول 2 و توزیع میدان مُدهای مختلف آن در شکل 4 رسم شده‌اند. ملاحظه می‌شود که مُد تشدید اول این محفظه معادل مُد دوم محفظه تشدید کامل شش‌وجهی است. در این بررسی محفظه تشدید با همان مشخصات قبل از نیم‌شش‌وجهی به طول ضلع و زیرلایه 031TLY در نظر گرفته شده است.
3- طراحی فیلتر پهن باند با ماتریس تزویج
3-1 ماتریس تزویج
در سال 1970 میلادی مفهوم ماتریس تزویج بین تشدیدکننده‌ها مطرح گردید [12]. طرحواره مداری نمونه فیلتر میان‌گذر شامل 
تشدیدکننده تزویج‌شده متوالی در شکل 5 نشان داده شده است. فرکانس مرکزی فیلتر ترازشده rad/s 1 و پهنای باند آن rad/s 1 فرض می‌شود. تزویج بین تشدیدکننده‌های سری با استفاده از ترانس در نظر گرفته شده
شکل 4: توزیع میدان الکتریکی شبیه‌سازی‌شده مُدهای حفره تشدید نیم‌شش‌وجهی SIW.
شکل 5: طرحواره مداری میان‌گذر شامل 
تشدیدکننده متوالی با تزویج متقابل.
جدول 2: مُدهای اولیه، فرکانس تشدید و ضریب
کیفیت شبیه‌سازی محفظه نیم‌شش‌وجهی.
شماره مُد | نام مُد | فرکانس تشدید (GHz) | ضریب کیفیت |
اول |
| 69/16 | 54/707 |
دوم |
| 09/22 | 65/875 |
سوم |
| 19/28 | 89/1049 |
چهارم |
| 4/30 | 83/1109 |
و فرض می‌گردد که هر تشدیدکننده می‌تواند با سایر تشدیدکننده‌ها تزویج داشته باشد و ضریب تزویج هر یک مستقل از فرکانس است.
با نوشتن روابط فازوری ولتاژ و جریان مدار شکل 5، می‌توان (5- الف) را نوشت. همین رابطه به صورت ماتریسی نیز به صورت (5- ب) نوشته می‌شود که در آن ماتریس امپدانس 
در (5- ج) تعریف شده است
(5- الف)
(5- ب)
(5- ج)
در روابط فوق 
ماتریس 
است که همه درایه‌های آن به جز عناصر 
و 
، صفر هستند. 
ماتریس یکه، 
و 
ماتریس تزویج است. ماتریس تزویج بین تشدیدکننده‌ها را می‌توان با (6) نیز نوشت
(6)
شکل 6: ساختار فیلتر پهن باند مرتبه دو با دو نیم‌شش‌ضلعی.
ماتریس امپدانس (5- ج) را می‌توان با استفاده از تغییر متغیر با کمک
(7- الف) از حالت پایین‌گذر به میان‌گذر و به فرم (7- ب) بازنویسی کرد. در (7- الف)، 
پهنای باند نسبی فیلتر با (7- ج) تعریف شده است
(7- الف)
(7- ب)
(7- ج)
عناصر قطر اصلی ماتریس تزویج نشان‌دهنده انحراف فرکانس تشدید تشدیدکننده‌ها از فرکانس مرکزی فیلتر 
هستند. تنها در صورتی این عناصر غیر صفر هستند که تشدیدکننده‌ها، فرکانس تشدیدی مساوی هم نداشته باشند. با در نظر گرفتن اثر بار و منبع در ماتریس تزویج، ماتریس تزویج تعمیم‌یافته 
با (8) به ابعاد 
به دست می‌آید. دو سطر و ستون اضافه‌شده مربوط به تزویج بار و منبع با تشدیدکننده‌ها هستند که می‌توانند برای ایجاد صفرهای انتقال استفاده شوند [11]. بین ماتریس تزویج و ضرایب پراکندگی فیلتر، (9- الف) و (9- ب) برقرار است [12]. می‌توان از این دو رابطه برای تعیین پاسخ فرکانس فیلتر با داشتن ماتریس تزویج تعمیم‌یافته استفاده کرد
(9- الف)
(9- ب)
همچنین می‌توان ماتریس تزویج را برای به دست آوردن پاسخ فرکانسی مورد نظر طرح و ترکیب کرد. برای به دست آوردن ماتریس تزویج در [11] روش‌های مناسبی ارائه گردیده‌اند که مهم‌ترین آنها روش تقریبی Levy و روش بهینه‌سازی هوشمند است. پس از به دست آوردن ماتریس تزویج، لازم است که درایه‌های آن را با ساختار فیزیکی مورد نظر مانند موجبرهای فلزی متداول، تشدیدکننده ریز نواری یا تشدیدکننده‌های SIW تحقق داد و فیلتر را ساخت. تزویج بین تشدیدکننده‌ها با یکدیگر و منبع و بار را می‌توان از شبیه‌سازی تمام موج به دست آورد [12].
3-2 محاسبه عناصر ماتریس تزویج
عناصر ماتریس تزویج در (6) را می‌توان با استفاده از تحلیل تمام موج 2 تشدیدکننده تزویج‌شده محاسبه کرد. روابط (10- الف) تا (10- ج) برای محاسبه عناصر قطر اصلی و سایر عناصر 
استفاده می‌شوند [12]. در این روابط 
انحراف فرکانس هر تشدیدکننده از فرکانس مرکزی خود را نشان می‌دهد و 
نیز ضریب تزویج بین 2 تشدیدکننده است
(10- الف)
(10- ب)
(10- ج)
همچنین ضرایب تزویج منبع و بار برای ماتریس تعمیم‌یافته تزویج از (11- الف) تا (11- ج) با استفاده از تحریک تک‌درگاهی تشدیدکننده محاسبه می‌شوند
(11- الف)
(11- ب)
(11- ج)
که در روابط فوق، 
و 
به ترتیب ضرایب تزویج متقابل بار و منبع با تشدیدکننده 
ام هستند. عموماً خط انتقال ورودی با یکی از تشدیدکننده‌ها و خط انتقال خروجی با تشدیدکننده خروجی تزویج دارد. 
ضریب کیفیت خارجی است که در ادامه به روش تعیین آن اشاره خواهد شد.
3-3 طرح فیلتر درجه دوی چبیشف
هدف این مقاله، طرح فیلتر میان‌گذر چبیشف باند X با فرکانس مرکزی حوالی GHz 10 و پهنای باند نسبی حداقل 20% با استفاده از ماتریس تزویج دو تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی می‌باشد که در شکل 6 نشان داده شده است [13]. تزویج بین دو محفظه تشدید از طریق پنجره به عرض 
برقرار و نوع تزویج، مغناطیسی است. زیرلایه استفاده‌شده در طراحی و ساخت فیلتر 031TLY با ضخامت mm 787/0 و ثابت دی‌الکتریک نسبی 2/2 است. فاصله بین وایاهای ساختار حدود mm 6/1 در نظر گرفته شده تا نشتي میدان‌های الکترومغناطیسی از بین دو وایا قابل ملاحظه نباشد. همچنین قطر وایاها mm 1 در نظر گرفته شده است. دو خط ورودی و خروجی، خطوطی 50 اهمی هستند که عرض آنها برای
[1] این مقاله در تاریخ 31 شهریور ماه 1400 دریافت و در تاریخ 6 شهریور ماه 1401 بازنگری شد.
محمدحسن نشاطی (نویسنده مسئول)، گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران، (email: neshat@um.ac.ir).
رسول رحمانی، گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران، (email: rasoul.rahmani@mail.um.ac.ir).
[2] . Planar Circuit
[3] . Microstrip Antenna
[4] . Substrate Integrated Waveguide
[5] . Perturbation
[6] . Half Mode
[7] . Magnetic Conductor
(8)
شکل 7: نمودار تزویج بین دو تشدیدکننده نیم‌شش‌ضلعی، دهنه ورودی و خروجی.
زیرلایه مورد استفاده، محاسبه شده است. شکل 7 نمودار کلی تزویج بین دو تشدیدکننده، پورت‌های ورودی و خروجی و ضرایب تزویج بین آنها را نشان می‌دهد. همچنین (12) ماتریس تزویج تعمیم‌یافته فیلتر را با در نظر گرفتن تزویج بار و منبع نشان می‌دهد
(12)
اولین گام طرح فیلتر، مشخص‌کردن ابعاد تشدیدکننده است. با توجه به فرکانس مرکزی کار فیلتر GHz 10، پهنای باند مورد نیاز و (4)، طول ضلع محفظه تشدیدکننده شش‌وجهی که فرکانس مُد تشدید دوم آن حوالی GHz 10 است، 
انتخاب می‌شود. این فرکانس مربوط به مُد اصلی تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی است.
گام دوم طرح فیلتر، محاسبه ماتریس تزویج با استفاده از روش بازگشتی ارائه‌شده در [12] است. یک شبکه دو درگاهی هم پاسخ و بدون اتلاف را می‌توان با چندجمله‌ای‌های مشخصه 
، 
و 
توصیف کرد. این چندجمله‌ای‌ها با پارامترهای پراکندگی شبکه دارای روابط (13- الف) تا (13- د) هستند
(13- الف)
(13- ب)
(13- ج)
(13- د)
در روابط فوق، 
تلفات بازگشتی بر حسب دسی‌بل و فرکانس مختلط است. ریشه‌های چندجمله‌ای و به ترتیب صفرهای انتقال و صفرهای انعکاس می‌باشند. ریشه‌های چندجمله‌ای نیز قطب‌های شبکه دودرگاهی هستند. 
ثابت، ریپل فیلتر چبیشف و مقدار آن به تلفات بازگشتی بستگی دارد. 
نیز عددی حقیقی است که معمولاً 1 در نظر گرفته می‌شود؛ به‌جز در مواردی که مرتبه فیلتر با
تعداد صفرهای انتقال مورد نظر یکسان باشد. بعد از به دست آوردن چندجمله‌ای‌ها، ماتریس ادمیتانس متناظر محاسبه شده و با استفاده از آن، ماتریس تزویج به دست می‌آید [12] و [14]. کدهای لازم Matlab توسط مؤلفین برای انواع فیلترها با درجات متفاوت نوشته شده که تبدیل مشخصات فیلتر به ماتریس تزویج را انجام می‌دهد [13]. رابطه (14) ماتریس تزویج فیلتر مرتبه دو را با پهنای باند نسبی 20% و تلفات بازگشتی dB 20 نشان می‌دهد
شکل 8: تحریک تک‌درگاهی تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی به طول ضلع 
.
(14)
3-4 طرح و ترکیب فیلتر
گام سوم در طراحی فیلتر، طرح و ترکیب فیلتر پهن باند شکل 6 و تحقق ماتریس تزویج 14 با استفاده از تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی است.
برای تحقق عناصر تزویج بار و منبع، از نتایج شبیه‌سازی تمام موج تحریک تک‌درگاهی تشدیدکننده که در شکل 8 نشان داده شده است، استفاده می‌شود. این شبیه‌سازی با نرم‌افزار HFSS انجام گردیده و ضریب بازتاب درگاه ورودی مطالعه می‌شود. با این روش و با استفاده از تأخیر گروه 
و تغییرات فاز آن، ضریب کیفیت خارجی از (15- الف) محاسبه می‌شود که 
فرکانس مرکزی فیلتر و 
اختلاف دو فرکانسی فاز با زوایای فاز 
و 
است
(15- الف)
همچنین رابطه بین ضریب کیفیت خارجی و تأخیر گروه ضریب بازتاب (15- ب) است [10] که در آن 
مقدار تأخیر گروه ضریب بازتاب در فرکانس کار مرکزی فیلتر می‌باشد. لازم به ذکر است که با توجه به تقارن فیلتر، رابطه 
برقرار است
(15- ب)
شکل 9 تغییرات فاز و تأخیر گروه شبیه‌سازی تمام موج ضریب بازتاب تشدیدکننده شکل 8 را بر حسب فرکانس نشان می‌دهد. همچنین فرکانس‌های متناظر با زوایای و در این شکل مشخص شده‌اند [12]. علاوه بر آن، تغییرات شبیه‌سازی تمام موج بر حسب طول خط تحریک داخل تشدیدکننده 
در شکل 10 رسم گردیده است. بر اساس پهنای باند نسبی مورد نظر، فرکانس مرکزی و (11- الف)،
(15- الف) و (15- ب) و نمودارهای شکل‌های 8 و 9، طول مناسب خط تحریک ورودی و خروجی فیلتر 
انتخاب می‌شود.
برای تحقق عناصر ماتریس تزویج بین 2 تشدیدکننده، نتایج شبیه‌سازی تحریک دودرگاهی شکل 11 با نرم‌افزار HFSS بررسی می‌گردد. این شکل، 2 حفره تشدید نیم‌شش‌وجهی را نشان می‌دهد که تزویج بین آنها با ایجاد پنجره‌ای به طول برقرار شده است. با تغییر اندازه پنجره می‌توان تزویج بین دو حفره تشدید را کنترل کرد. برای این که بتوان از
شکل 9: تغییرات فاز و تأخیر گروه شبیه‌سازی ضریب بازتاب تحریک تک‌درگاهی تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی.
شکل 10: تغییرات 
بر حسب طول خط تحریک ضریب بازتاب تمام موج و تحریک تک‌درگاهی تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی به طول نیم‌شش‌وجهی به طول ضلع .
شکل 11: تحریک دودرگاهی تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی به طول ضلع .
اثرات پورت‌ها در تزویج بین 2 حفره تشدید صرف نظر کرد، تحریک ضعیفی در درگاه‌های ورودی و خروجی اعمال گردیده و به این علت، طول خط تحریک داخل تشدیدکننده کوتاه انتخاب شده است [13].
شکل 12 نمونه تغییرات ضریب انتقال بین دو درگاه، 
بر حسب فرکانس را به ازای طول پنجره mm 2/10 نشان می‌دهد که در آن دو فرکانس تشدید مجزای 
و 
مشاهده می‌شود. همچنین تغییرات ضریب تزویج 
بر حسب طول پنجره تزویج در شکل 13 رسم شده است. با توجه به ضریب 
ماتریس تزویج (14)، پهنای باند نسبی مورد نیاز و شکل 13، طول پنجره تزویج 
به دست می‌آید.
شکل 12: تغییرات ضریب انتقال 
تحریک دودرگاهی تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی شکل 11.
شکل 13: تغییرات ضریب تزویج بین دو تشدیدکننده و تحریک دودرگاهی تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی شکل 11.
شکل 14: تغییرات پارامترهای 
و فیلتر طراحی‌شده بر حسب فرکانس، تئوری و شبیه‌سازی.
3-5 شبیه‌سازی تمام موج فیلتر طراحی‌شده
پارامترهای طراحی‌شده فیلتر بر اساس ماتریس تزویج در بخش قبل استفاده شده و ساختار فیلتر مورد نظر با نرم‌افزار HFSS مدل‌سازی گردیده است. پارامترهای پراکندگی حاصل از تئوری و شبیه‌سازی فیلتر طرح‌شده در شکل 14 نشان داده شده‌اند. مشاهده می‌شود که تطبیق
شکل 15: تصویر فیلتر ساخته‌شده [13].
جدول 3: پارامترهای هندسی فیلتر طرح‌شده پس از تنظیم نهایی.
میلی‌متر | پارامتر | |
1/14 | L | طول ضلع تشدیدکننده |
4/2 |
| عرض خط تغذیه |
8/9 |
| طول پنجره تزویج |
4 |
| عرض خط داخل تشدیدکننده |
6 |
| طول خط تغذیه داخل تشدیدکننده |
5/4 |
| طول خط تغذیه فیلتر |
جدول 4: مشخصات دقیق شبیه‌سازی و اندازه‌گیری فیلتر ساخته‌شده.
اندازه‌گیری | شبیه‌سازی | واحد | مشخصات |
7/8 | 8/8 | GHz | فرکانس مرکزی |
38/2 | 8/1 | GHz | پهنای باند |
3/27 | 6/20 | % | پهنای باند نسبی |
1/2 | 1/1 | dB | حداکثر تلفات عبوری |
مناسبی بین نتایج برقرار است. فرکانس کار مرکزی فیلتر GHz 8/8 و پهنای باند فیلتر برای ضریب بازتاب 
در محدوده فرکانسی GHz 05/8 تا GHz 45/9 می‌باشد که نشان‌دهنده پهنای باند نسبی 6/20%
است و تطابق مناسبی با مقدار مورد نظر 20% دارد. نیز فیلتر طراحی‌شده دارای تلفات عبوری شبیه‌سازی حداکثر dB 1/1 است. این تلفات مربوط به عایق تشدیدکننده می‌باشد که در شبیه‌سازی، تانژانت تلفات عایق زیرلایه در نظر گرفته شده است.
مطالعات شبیه‌سازی تمام موج با نرم‌افزار HFSS نشان می‌دهند که تأثیر مهمی بر پاسخ فرکانس فیلتر دارد. با افزایش طول خط تغذیه، تزویج بهتری بین میدان‌های تشدیدکننده و میدان خط تغذیه برقرار می‌شود. مطالعات شبیه‌سازی نشان می‌دهند که با افزایش این پارامتر به mm 6، یک صفر در فرکانس‌های بالا و خارج از باند عبور فیلتر نیز به پاسخ فرکانس اضافه گردیده و شیب مشخصات در این ناحیه بیشتر خواهد شد. پارامترهای نهایی تنظیم‌شده فیلتر در جدول 3 خلاصه گردیده است.
3-6 ساخت فیلتر و نتایج اندازه‌گیری
شکل 15 نمونه ساخته‌شده از فیلتر طراحی‌شده را نشان می‌دهد. نتایج اندازه‌گیری پهن باند پارامترهای پراکندگی در شکل 16- الف و شکل دقیق‌تر پاسخ فرکانس در باند عبور در شکل 16- ب نشان داده شده‌اند.
از این شکل‌ها می‌توان نتیجه گرفت که فرکانس کار مرکزی فیلتر
GHz 7/8 و محدوده باند عبور فیلتر از فرکانس GHz 51/7 تا GHz 9/9 با پهنای باند نسبی 3/27% است. در پهنای باند این فیلتر حداقل تلفات عبوری dB 2/0 و حداکثر آن dB 1/2 است. جدول 4 مشخصات کامل
(الف)
(ب)
شکل 16: نتایج اندازه‌گیری و شبیه‌سازی پارامترهای و بر حسب فرکانس، (الف) در محدوده پهنای باند وسیع و (ب) حوالي باند عبور.
فیلتر طراحی‌شده و مقادیر شبیه‌سازی و اندازه‌گیری مشخصات مهم فیلتر را به صورت خلاصه نشان می‌دهد.
شکل 16- الف نشان می‌دهد که مُد دیگری از تشدیدکننده نیز در فرکانس GHz 7/15 تحریک شده است. برای این مُد، تلفات عبوری حدود dB 3 است و تلفات بازگشتی زیادی نیز وجود دارد. ابعاد محفظه‌های تشدید به گونه‌ای انتخاب شده که فرکانس مرکزی کار فیلتر حدود GHz 10 باشد؛ اما نتایج شبیه‌سازی و اندازه‌گیری نشان می‌دهند که پاسخ فرکانس فیلتر به فرکانس‌های پایین‌تر انتقال یافته و فرکانس مرکزی GHz 7/8 است. این انتقال فرکانسی به دلیل ایجاد پنجره تزویج بین دو محفظه تشدید و همچنین اضافه‌شدن درگاه‌های ورودی و خروجی ساختار است که باعث می‌شوند در مجموع، حجم محفظه تشدید افزایش یافته و در نتیجه فرکانس تشدید مُد در حال کار، کاهش يابد. با کاهش مقدار کمی از طول ضلع تشدیدکننده شش‌وجهی، می‌توان به فرکانس مورد نظر دست یافت. مقایسه فیلتر ساخته‌شده با فیلترهای مشابه در مقالات چاپ‌شده در سال‌های اخیر در جدول 5 خلاصه گردیده است. این جدول نشان می‌دهد که فیلتر طراحی‌شده برای شرایط تک‌مُد و یک‌لایه بیشترین پهنای باند، 3/27% و همچنین تلفات عبوری کمی را بین فیلترهای مطرح‌شده در سال‌های اخیر دارد.
4- نتیجه‌گیری
در این مقاله، یک فیلتر میان‌گذر پهن باند ريزموج باند X با فناوری موجبر مجتمع‌شده در زيرلايه طراحی، شبیه‌سازی و ساخته شده است. در ابتدا تشدیدکننده شش‌وجهی و نیم‌شش‌وجهی معرفی و مُدهای تشدید،
جدول 5: مقایسه مشخصات اندازه‌گیری‌شده فیلتر ساخته‌شده با مقادیر مشخصات فیلترهای ارائه‌شده در سال‌های اخیر.
صفرهاي خارج باند | پهنای باند نسبي (%) | ابعاد فيلتر | تلفات عبوری (dB) | تلفات بازگشتی (dB) | فرکانس مرکزی (GHz) | نوع فیلتر | درجه فیلتر | Ref. | ||
بالاتر | پایین‌تر | ضخامت | ابعاد عرضي | |||||||
0 | 1 | 1/15 |
|
| 75/1 | 10 | 61/10 | تک‌مُد | 6 | [4] |
0 | 0 | 92/2 |
|
| 01/2 | 1/15 | 10 | تک‌مُد | 3 | A و [5] |
0 | 1 | 86/5 |
|
| 89/1 | 7/14 | 10 | B و [5] | ||
1 | 1 | 6 |
|
| 01/2 | 1/15 | 9/9 | چندلایه | 3 | A و [6] |
0 | 1 | 6 |
|
| 8/1 | 17 | 2/10 | B و [6] | ||
1 | 1 | 6 |
|
| 99/1 | 14 | 12/10 | 4 | C و [6] | |
3 | 0 | 9/9 |
|
| 7/0 | 20 | 02/6 | چندلایه، سه‌مُد | 3 | [7] |
1 | 0 | 1/4 |
|
| 5/1 | 20 | 84/5 | دومُد | 2 | HMSIW و [7] |
0 | 0 | 29 |
|
| 0/1 | 10 | 06/11 | دومُد | 2 | HMSIW و [8] |
0 | 0 | 47 |
|
| 1/1 | 10 | 5/12 | |||
1 | 1 | 4 |
|
| 66/1 | 17 | 10 | دومُد | 2 | [15] |
0 | 0 | 12 |
|
| 1/1 | 11 | 8/5 | چندلایه | 3 | [16] |
1 | 0 | 3/27 |
|
| 1/2 | 20 | 7/8 | تک‌مُد | 2 | این مقاله |
فرکانس تشدید و توزیع میدان داخل آنها از طریق شبیه‌سازی تمام موج با نرم افزار HFSS مطالعه و بررسی شده است. سپس طرح فیلتر میان‌گذر درجه دوی چبیشف باند X پهنای باند نسبی20% و ریپل کمتر از dB 5/0 با استفاده از ماتریس تزویج بین دو تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی انجام شده است. برای تعیین عناصر ماتریس تزویج، یک تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی با یک درگاه ورودی تحریک شده و با بررسی ضریب انعکاس ورودی، ضریب تزویج منبع و بار با تشدیدکننده مشخص گردیده است. همچنین با تزویج دو تشدیدکننده نیم‌شش‌وجهی از طریق یک پنجره مغناطیسی، سایر عناصر ماتریس تزویج با بررسی ضریب انتقال بین دو درگاه مشخص شده است. سپس برای تحقق ماتریس تزویج ساختار فیلتر برای پاسخ فرکانسی مورد نظر، ابعاد تشدیدکننده، پنجره بین دو تشدیدکننده و خطوط انتقال ورودی و خروجی ساختار محاسبه گردیده است. فیلتر طرح‌شده از طریق شبیه‌سازی تمام موج بررسی و ابعاد آن برای بهترین پاسخ تنظیم شده است. یک نمونه از فیلتر طرح‌شده ساخته و با موفقیت آزمایش گردیده است. نتایج اندازه‌گیری‌شده با مقادیر شبیه‌سازی تطابق خوبی داشته و فیلتر ساخته‌شده دارای فرکانس مرکزی GHz 7/8 و پهنای باند نسبی 3/27% با حداکثر تلفات باند عبور dB 1/2 است.
مراجع
[1] D. Deslandes and K. Wu, "Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 11, no. 2, pp. 68-70, Feb. 2001.
[2] M. Bozzi, A. Georgiadis, and K. Wu, "Review of substrate-integrated waveguide circuits and antennas," IET Microwave Antennas and Propagation, vol. 5, no. 8, pp. 909-920, Jun. 2011.
[3] J. Chen, B. Wu, L. Jiang, and C. Liang, "A compact hexagonal dual-band substrate integrated waveguide filter based on extracted-pole technique," Microwave and Optical Technology Letters, vol. 53,
no. 3, pp. 562-565, Jan. 2011.
[4] Z. Xu, G. Zhang, H. Xia, and M. Xu, "Novel hexagonal dual-mode substrate integrated waveguide filter with source-load coupling," The Scientific World J., vol. 2014, Article ID: 915740, 5 pp., Apr. 2014.
[5] Z. Q. Xu, Y. Shi, P. Wang, J. X. Liao, and X. B. Wei, "Substrate integrated waveguide (SIW) filter with hexagonal resonator," J. of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 26, no. 11-12, pp. 1521-1527, Aug. 2012.
[6] W. Bo, Z. Xu, L. Hao, X. Meijuan, and J. Liao, "Substrate integrated waveguide cross-coupling filter with multilayer hexagonal cavity," in Proc. Int. Workshop on Microwave and Millimeter Wave Circuits and System Technology, pp. 221-224, Chengdu, China, 24-25, Oct. 2013.
[7] M. Rezaee and A. R. Attari, "Realization of new single-layer triple-mode substrate integrated waveguide and dual-mode half-mode substrate-integrated waveguide filters using a circular shape perturbation," IET Microwaves, Antennas & Propagation, vol. 7,
no. 14, pp. 1120-1127, Nov. 2013.
[8] T. Khorand and M. S. Bayati, "Novel half-mode substrate integrated waveguide bandpass filters using semi-hexagonal resonators," International J. of Electronics and Communications, vol. 92, pp. 52-58, Oct. 2018.
[9] A. Vahid Sarani, M. H. Neshati, and M. Fazaelifar, "Development of a wideband hexagonal SIW cavity-backed slot antenna array," International J. of Electronics and Communication, vol. 92, pp. 52-58, Sept. 2021.
[10] S. A. Razavi and M. H. Neshati, "Development of a linearly polarized cavity-backed antenna using HMSIW technique," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 11, pp. 1309-1310, 2012.
[11] H. Dashti and M. H. Neshati, "Development of low-profile patch and semi-circular SIW cavity hybrid antennas," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 26, no. 9, pp. 4481-4488, Sept. 2014.
[12] R. J. Cameron, C. M. Kudsia, and R. R. Mansour, Microwave
Filters for Communication Systems: Fundamentals, Design, and Applications, Hoboken, NJ: Wiley-Inter-Science, 2007.
[13] ر. رحمانی، طراحی، شبیه‌سازی و ساخت فیلترهای پهن باند مایکروویو با استفاده از محفظه تشدید شش‌ضلعی با فناوری موجبر مجتمع‌شده در زیرلایه، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران، شهریور 1396.
[14] J. S. Hong, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications, Hoboken, NJ: Wiley, 2011.
[15] Y. L. Zhang, W. Hong, K. Wu, J. X. Chen, and Z. C. Hao, "Development of compact bandpass filters with SIW triangular cavities," in IEEE Asia-Pacific Microwave Conf. Proceedings, 4 pp., Suzhou, China, 4-7 Dec. 2005.
[16] C. Lugo and J. Papapolymerou, "Planar realization of a triple-mode bandpass filter using a multilayer configuration," IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 2, pp. 296-301, Feb. 2007.
محمدحسن نشاطی دوره كارشناسي و كارشناسي ارشد مهندسي برق- الکترونیک خود را از دانشگاه صنعتي اصفهان و دانشگاه صنعتی امیرکبیر به ترتيب در سال‌های 1364 و 1368 اخذ نموده است. همچنین نامبرده در سال 1380 موفق به دریافت مدرک دکتری خود از دانشگاه منچستر انگلستان (UMIST) در رشته مخابرات- گرایش میدان شده است. ایشان پس از 18 سال خدمت در دانشگاه سیستان و بلوچستان، در سال 1387 به دانشگاه فردوسی مشهد منتقل و به عنوان دانشيار گروه مهندسي برق در این دانشگاه مشغول به فعالیت است. زمینه‌های تحقیقاتی وی شامل تئوری الکترومغناطیس، تحلیل و طراحی انواع مختلف آنتن‌های مایکروویو با استفاده از فناوری موجبر مجتمع شده در زیر لایه و همچنین طراحی مدارهای فعال و غیرفعال مایکروویو است.
رسول رحمانی در سال 1393 مدرك دوره كارشناسي مهندسي فناوری اطلاعات و ارتباطات خود را از مؤسسه آموزش عالی بهار مشهد دریافت نموده است. ایشان ورودی مهر ماه سال 1393 در دوره کارشناسی ارشد مخابرات گرایش میدان بوده و در سال 1396 موفق به اخذ مدرك كارشناسي ارشد در این رشته از دانشگاه فردوسی مشهد شده است. زمينههاي تحقيقاتي مورد علاقه ايشان شامل طراحی انواع مختلف فیلترهای مایکروویو، کاربرد فناوری موجبرهای مجتمه شده در زیر لایه در طراحی موجبرها و آنتن‌ها، تحلیل و طراحی مدارهای الکترونیکی است.
