Projeto de filtros reconfiguráveis de malha aberta baseado na adição de estruturas ressonantes eletricamente controladas

Abstract

A primeira parte deste trabalho apresenta o arcabouço teórico necessário para o projeto e ajuste de filtros ressonantes em malha aberta. Para tal, é feita uma revisão minuciosa da teoria de matriz de acoplamento, onde é fornecido, por meio de demonstrações matemáticas, o entendimento de como esta se relaciona com filtros de micro-ondas ressonantes. Ainda dentro dessa etapa, surge a primeira contribuição do trabalho. Trata-se da apresentação de uma nova técnica para a obtenção e cancelamento das fases adicionais existentes nos parâmetros de espalhamento de filtros de micro-ondas, com aplicação direta na extração da sua matriz de acoplamento em situações onde os parâmetros S disponíveis possuam uma faixa estreita. Na segunda parte do trabalho, é matematicamente justificado que a adição de estruturas ressonantes internas nos ressoadores de filtros planares de malha aberta convencionais, desloca a frequência de ressonância deste dispositivo. Tal resultado, constitui o princípio de funcionamento de uma nova técnica que faz uso de diodos PIN para o projeto de filtros reconfiguráveis em malha aberta. Por meio dessa técnica, foi possível projetar, de forma bem- sucedida, filtros com aplicação em bandas utilizadas em redes 4G, 5G e de Internet das Coisas, onde medições de protótipos fabricados confirmaram o comportamento previsto em simulação. Em relação a outros métodos de projeto, a técnica proposta possibilita vantagens como: maior isolação elétrica entre circuitos de controle DC do diodo PIN e o sinal de RF, maior flexibilidade e reprodutibilidade de fabricação, e minimização dos efeitos das perdas causadas pelos diodos PIN.