Design of Miniaturized Dual-Band Bandpass Microstrip Filter Based on C-Shaped Metamaterial Resonators for RF/Microwave Applications

Abstract

У цій статті запропоновано та досліджено двосмуговий смуговий мікросмужковий фільтр (DBBPF) для радіочастотних/мікрохвильових застосувань. Наш метод розробки фільтрів базується на двох основних концепціях; використання метаматеріальних резонаторів у С-подібних роз’ємних кільцях (C-SRR) для лівосторонньої поведінки (LH) з мінімізованими втратами та подачі мікросмужкової лінії значної довжини, складеної для бажаної мініатюризації. Два C-SRR оптимізовані для розміру 6  3 мм2 для покриття бажаних діапазонів частот, а дві лінії живлення мають довжину 37,1 мм для забезпечення необхідної адаптації. Пошук сильного електромагнітного зв’язку між двома C-SRR і лініями живлення дозволив нам вибрати найкраще положення для розміщення наших резонаторів у фільтрі. Моделювання параметрів фільтра для двох різних запропонованих конфігурацій демонструє дві різні якості. Відповідно до результатів моделювання для двох запропонованих конфігурацій фільтра було отримано два типи частотної характеристики з різними характеристиками. Для першої конфігурації, де два C-SRR розділені складеними плечима двох ліній живлення, відповідь фільтра нечітка. На відміну від цього, частотна характеристика фільтра бажана для другої конфігурації. Запропонований фільтр, який представлено другою конфігурацією, охоплює обидва діапазони (від 5,88 до 6,39 ГГц і від 10,75 до 11,16 ГГц) для смугової поведінки. Крім того, аналіз дисперсійної діаграми дозволив нам вибрати електромагнітну поведінку, пов’язану з кожною смугою.

In this article, a dual-band bandpass microstrip filter (DBBPF) is suggested and studied for RF/microwave applications. Our filter design method is based on two basic concepts; the use of metamaterial resonators in Cshaped split rings (C-SRR) to have the left-handed behavior (LH) with minimized losses and the feed by a microstrip line of significant length folded for the desired miniaturization. The two C-SRRs are optimized for a size of 6 x 3 mm2 to cover the desired frequency bands and the two feed lines have a length of 37.1 mm to ensure the necessary adaptation. The search of a strong electromagnetic coupling between the two C-SRRs and the feed lines allowed us to choose the best position to place our resonators in the filter. The simulation of the filter parameters for two different proposed configurations shows two different qualities. According to the simulation outcomes for the two proposed filter configurations, two kinds of frequency response were obtained with different characteristics. For the first configuration where the two C-SRRs are separated by the folded arms of the two feed lines, the filter response is not clear. Contrary to that, the frequency response of the filter is desirable for the second configuration. The suggested filter which is represented by the second configuration has covered both bands (5.88 to 6.39 GHz and 10.75 to 11.16 GHz) for band-pass behavior. In addition, the analysis of the dispersion diagram allowed us to select the electromagnetic behavior associated with each band.