Design of a Split Ring Resonators-Based Band Pass Filter with Triple Pass Band Characteristics for Wireless Communication Systems

Abstract

Технологія метаматеріалів справді має великі перспективи для покращення бездротового зв’язку, особливо в розробці вдосконалених фільтрів і пристроїв. Використання метаматеріалів для проектування фільтрів є перспективноюою сферою досліджень, що обумовлено їх винятковими властивостями та потенціалом для революції в різних технологічних додатках. Насправді метаматеріали можна сконструювати так, щоб демонструвати унікальні електромагнітні властивості, що дозволяє точно контролювати характеристики фільтрації. Це дає змогу розробникам створювати фільтри з чіткими смугами пропускання та смугами зупинки, а також настроюваними частотами зрізу. Крім того, метаматеріали можна використовувати для мініатюризації фільтрів, що робить їх придатними для компактних і портативних пристроїв та особливо цінно для додатків з обмеженнями розміру, таких як мобільні телефони та носима технологія. Крім того, метаматеріали забезпечують гнучкість розробки фільтрів із регульованою смугою пропускання. У цій статті розроблено та змодельовано трисмуговий друкований фільтр із використанням резонаторів з роздільними кільцями. Запропонований фільтр складається з двох матриць розділених кілець, завантажених на лінію передачі. Він надрукований на підкладці Rogers RT/duroid 6010/6010LM (tm). Він має невеликий розмір 14 × 16 мм2 і високу селективність. Результати моделювання показують три смуги пропускання з центром на частотах 3,15; 6,27 і 9,31 ГГц відповідно з необхідними характеристиками зворотних і внесених втрат. Дослідження моделювання проводяться за допомогою програмного забезпечення HFSS, а його модель еквівалентної електричної схеми розроблена за допомогою інструменту ADS. Результати, отримані з використанням HFSS, добре узгоджуються з результатами ECM.

Metamaterial technology indeed holds great promise for enhancing wireless communication, especially in the development of advanced filters and devices. The use of metamaterials for filter design is an exciting and promising area of research, driven by their exceptional properties and potential for revolutionizing various technological applications. In fact, Metamaterials can be engineered to exhibit unique electromagnetic properties, allowing for precise control of the filtering characteristics. This enables designers to create filters with sharp passbands and stopbands, as well as customizable cutoff frequencies. Besides, Metamaterials can be used to miniaturize filters, making them suitable for compact and portable devices. This is especially valuable for applications with size constraints, such as mobile phones and wearable technology. Moreover, Metamaterials provide the flexibility to design filters with adjustable bandwidth. In this paper, a triplebandpass printed filter using split-ring resonators is designed and simulated. The proposed filter is composed of two split-ring arrays loaded on the transmission line. It is printed on a Rogers RT/duroid 6010/6010LM (tm) substrate. The proposed BPF has a small size (14 × 16 mm2) and high selectivity. The simulation result exhibit three passbands centered at 3.15 GHz, 6.27 GHz and 9.31 GHz, respectively with required return loss and insertion loss characteristics. The simulation studies are carried out with HFSS software and its electrical equivalent circuit model (ECM) is designed using ADS tool. The results obtained using HFSS is in well agreement with ECM results.