Desenvolvimento de filtros DGS - matrioska compactos utilizando ressonador dielétrico

Abstract

Nesta pesquisa é proposta a miniaturização de um filtro baseado em uma estrutura com defeito no plano terra, DGS (defected ground structure), baseada na geometria matrioska, utilizando um ressonador dielétrico, DR (dielectric resonator). São apresentadas as equações iniciais de projeto e discutida a variação da resposta em frequência quando ocorre mudança no posicionamento e nas dimensões do DR. Para verificar as características esperadas (miniaturização, seletividade e sintonia da frequência de ressonância), quatro filtros DGS-matrioska com dimensões diferentes foram fabricadas e caracterizadas, tendo sido utilizada uma cerâmica de alta permissividade (MCT-115, 𝜀𝑟 = 115) como DR. Sem a utilização do DR, a variação das dimensões da DGSmatrioska, resultou em alterações na frequência de ressonância e na largura de banda. Neste caso, observou-se que, com a menor dimensão da DGS, foram obtidos valores maiores tanto para a frequência de ressonância quanto para a largura de banda. Ao utilizar o DR na DGS-matrioska ocorre uma redução na frequência de ressonância e na largura de banda, sendo esta redução mais significativa com o DR localizado na quina das DGSs. A análise da densidade de corrente, revelou que esta redução mais significativa quando o DR é posicionado na quina, deve-se ao fato de que, nesta posição, o DR interagir de forma mais intensa com o campo. A frequência de ressonância das DGSs variou de 3,84 𝐺𝐻𝑧 para 0,75 𝐺𝐻𝑧, representando uma redução de até 80% com a aplicação do DR. Já a largura de banda variou de 1,02 𝐺𝐻𝑧 para 0,06 𝐺𝐻𝑧, representando uma redução de até 94% com a aplicação do DR. Os resultados numéricos e experimentais obtidos apresentaram boa concordância, e as equações iniciais de projeto mostraram-se viáveis, o que permite determinar novas dimensões para outras frequências de ressonância, de acordo com os requisitos da aplicação.