L Bandı Kablosuz Haberleşme Uygulamaları İçin Yeni Kuplör Tasarımı

Öz

Yönlü kuplörler mikrodalga devre tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, bu bileşenlerin minyatürleştirilmesi çok önemlidir. Bu makale, L-bant kablosuz uygulamalar için minyatürleştirilmiş bağlaşık hatlı yönlü kuplör tasarımı (CLDC) sunmaktadır. Makalede sunulan bağlaşık hatlı yönlü kuplör tasarlanmış ve simule edilmiştir. Makalede önerilen bağlaşık hatlı yönlü kuplörün kuplaj faktörü oldukça düşüktür. Önerilen CLDC L bandında çalışmaktadır ve çoğunlukla kablosuz haberleşme uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Aynı zamanda CLDC’nin boyutlarını küçültmek için yüksek ve düşük empedanslı iletim hatları kullanılmıştır. CLDC, dielektrik sabiti 4,3 ve kalınlığı 1,57 mm olan FR-4 malzemesi kullanılarak tasarlanmıştır. Tasarlanan CLDC'nin boyutu 33.4 x15.05 〖mm〗^2 'dir. Bu, geleneksel bağlaşık hatlı yönlü kuplörün boyutundan %58 daha küçüktür. Ayrıca önerilen CLDC'nin L-bant kablosuz haberleşme uygulamalarda kullanılabilmesi için yansıma katsayısı ve izolasyon seviyesi izin verilen seviyededir. Tasarlanan bağlaşık hatlı yönlü kuplörün kuplaj faktörü L bandında 28 dB ile 21 dB arasındadır. Ölçülen geri dönüş kaybı değeri 19 dB'den , izolasyon değeri ise L bandında 23 dB’den daha iyidir.

Anahtar Kelimeler

• Bağlaşık Hatlı Yönlü Kuplör (CLDC)
• Kablosuz Haberleşme Uygulamaları
• L-Band
• FR-4 Malzeme
• Minyatürleştirme.

A Novel Coupled Line Directional Coupler Design For L-Band Wireless Applications

Abstract

Directional couplers are commonly used in microwave circuit design. Therefore, miniaturization of these components is very important. This paper presents the miniaturized microstrip coupled line directional coupler (CLDC) for L-band wireless applications. The coupled line directional coupler presented in the article was designed and simulated. In this paper coupler line directional coupler has been proposed with a low coupling factor. The proposed CLDC operates at the L-band and it is designed for use in mostly wireless applications. High and low impedance transmission lines are used to miniaturize the CLDC. The CLDC has been designed using a substrate material of FR-4 with a dielectric constant of 4.3 and substrate thickness of 1.57 mm. The size of the designed CLDC is 33.4 x15.05 〖mm〗^2. This is 58 % less than are of the conventional coupled line directional couplers. Also, The reflection coefficient and isolation level are in the permissible level in order for the proposed CLDC to be utilized in L-band wireless applications. The coupling factor of the designed coupled line directional coupler is between 28 dB and 21 dB at the L-band. The measured return loss value is better than 19 dB. Same time the isolation value is better than 23 dB at L-band.

Keywords

• Coupled Line Directional Coupler (CLDC)
• Wireless Applications
• L-Band
• FR-4 Substrate
• Miniaturization

Kaynakça

1. Montero-de-Paz, Javier, et al. "Compact modules for wireless communication systems in the E-band (71–76 GHz)." Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 34.3 (2013): 251-266.
2. Ozkaya, U. and Seyfi, L. “Dimension optimization of microstrip patch antenna in X/Ku band via artificial neural network.” Procedia-Social and Behavioral Sciences, 195, 2520-2526, 2015.
3. Palandöken, Merih, et al. "Compact metamaterial-based bias tee design for 1.55 μm waveguide-photodiode based 71–76GHz wireless transmitter." Progress in Electromagnetics Research Symposium, PIERS. 2012.
4. Palandöken, Merih, and Adnan Sondas. "Compact Metamaterial Based Bandstop Filter." Microwave Journal 57.10 (2014).
5. Palandoken, M., and H. Henke. "Fractal negative-epsilon metamaterial." 2010 International Workshop on Antenna Technology (iWAT). IEEE, 2010.
6. Mohmoud Moubadir, Hicham Aziz et al. “A Miniaturized Branch-Line Hybrid Coupler Microstrip for Long Term Evolution Application.” 11th International Conference Interdisciplinarity in Engineering 2017.
7. Mukesh Kumar, Susanta Kumar Parui, et al. “Design of Compact Hybrid Branch Line Coupler (BLC) for GSM Application.” Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2019.
8. Denis A. Letavin. “Planar Compact Directional Coupler on Artificial Transmission Lines” IEEE, 2019

9. Pramod K B Rangaiah, Javad Ebrahimizadeh, Jacob Velander, et al. “Design of constant width branch line directional coupler for the microwave sensing application.” IEEE, 2020
10. Suleiman Babani, Jazuli Sunusi, et al. “Design and Simulation Coupled-Line Coupler With Different Values of Coupling Efficiency”
11. David M. Pozar, “Microwave Engineering”, fourth edition, John Wiley & Sons. Inc, 1998.