Synthesis methodology for standband filters in microwave for wide stopband and dual stop band using EBG structures.

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo da aplicação de estruturas Electromagnetic Bandgap (EBG) em circuitos planares de micro-ondas, com a proposição de topologias originais de filtros rejeita-faixa de banda ultra-larga e dupla-banda e de uma metodologia de síntese desses filtros. Foi proposta uma metodologia de projeto de filtros EBG, que foi aplicada a um filtro em microlinha de transmissão utilizando duas estruturas EBG simultâneas, com a finalidade de se obter um filtro com banda de rejeição ultra-larga. Esse filtro foi construído em tecnologia planar, tendo demonstrado uma banda de rejeição ultra-larga de 11 GHz centrada em 11,5 GHz, com nível de rejeição superior a 34 dB, apresentando excelente concordância com os resultados de simulação computacional. Paralelamente, foi desenvolvida uma metodologia de síntese que permite a geração automática de novas topologias de filtros rejeita-faixa empregando estruturas EBG que resultem em uma banda larga de rejeição ou com duplas bandas de rejeição. A metodologia de síntese proposta envolve procedimentos computacionais de otimização da geometria das estruturas EBG aplicadas em microlinha de transmissão, visando a obtenção da resposta em frequência de um filtro definida por meio de uma Função Objetivo. Para esse fim empregou-se a ferramenta computacional MATLAB com o toolbox de algoritmos genéticos para desenvolver um programa de otimização, que interage com o simulador eletromagnético tridimensional EM-3D Microwave Suite da CST. O procedimento de síntese desenvolvido foi aplicado ao projeto de um filtro com dupla-banda de rejeição centradas em 3,3 GHz e 7,8 GHz e de três filtros com característica de rejeição em banda ultra-larga, capazes de rejeitar até uma banda de 9 GHz a 20 GHz com rejeição maior que 10 dB. Os filtros projetados foram construídos em tecnologia planar e caracterizados em frequências de micro-ondas. Os resultados experimentais comprovaram a eficácia e flexibilidade da metodologia de síntese proposta, que possibilitou contribuições originais na área de filtros rejeita-faixa usando estruturas EBG, com topologias inéditas.This dissertation for a Master degree in Engineering, presents a survey of the application of Electromagnetic Bandgap (EBG) structures on microwave planar circuits, with the conception of original topologies for wide stopband and dual stopband filters, and the proposition of a synthesis methodology for these filters. A filter design methodology was proposed and applied to the design of a transmission line filter using two simultaneous EBG structures, aiming at the achievement of a filter with a wide stop-band. This filter was built in planar circuit technology, with the demonstration of an 11 GHz ultra-wide stopband centered in 11.5 GHz, with high degree of rejection superior than 34 dB, presenting excellent agreement with the computational simulation. In parallel, a synthesis methodology was developed to automatically generate new topologies of stopband filters using EBG structures, that results in filters with wide stopband or dual stop-bands. The proposed synthesis methodology involves computational processes for the optimization of the EBG structure geometry applied to microwave transmission line, aiming at achieving the filter response defined by an objective function. For that, the software MATLAB with the genetic algorithm toolbox was used to develop an optimization program, which interacts with the tridimensional electromagnetic simulator EM-3D Microwave Suite from CST. The synthesis procedure was applied to the project of one filter with dual stopband centered in 3.3 GHz and 7.8 GHz and to the project of three filters with an wide stopband feature capable of rejecting a frequency band from 9 GHz to 20 GHz with magnitude of rejection greater than 10 dB. The designed filters were built in planar technology and measured at microwave frequencies. The experimental results demonstrated the effectiveness and the flexibility of the proposed synthesis methodology, which allowed original contributions in the field of stopband filters using EBG structures, with novel topologies