The use of dielectric resonator filters is very common in the telecommunications industry for applications with demanding filtering requirements. For high power applications in particular, TE01-mode dielectric resonators are often used because of its low losses and excellent peak power handling capabilities. The essence of this work is to great extent focused around the fact that even a small amount of dissipated power can give rise to a large temperature increase if the heat transfer is insufficient. A temperature increase due to self-heating translates into a degradation of filter performance. Understanding the mechanisms behind this degradation is vital in order to compensate for these effects. Computer simulations can successfully be used to characterise the electrical and thermal behaviour of these devices. However, if the filter in question is not properly tuned when running the analysis the results will bring little or no value. This work outlines an efficient filter design flow based on Port Tuning in order to overcome this tuning issue. By carefully studying both a single resonator and a realistic filter example using CFD analysis the heat transfer mechanisms can be quantified and the dominant terms can be identified. Based on these results, a simplified model for the thermal analysis can then be established. A coupled analysis including electromagnetic, thermal and structural analysis is then demonstrated that predicts the performance degradation of the filter response. It is also demonstrated how these effects can be compensated for. / Inom telekomindustrin är dielektriska resonatorer vanligt förekommande i filtertillämpningar med krävande prestanda. För högeffekttillampningar i synnerhet används ofta TE01-mod resonatorer på grund av sina låga förluster och utmärkta effekttålighet. Kärnan i detta arbete kretsar kring det faktum att även små effektförluster kan leda till stora temperaturförandringar om värmetransporten är otillräcklig. En sådan temperaturökning på grund av egenuppvarmning yttrar sig i termer av en församring av filterprestandan. En förståelse för mekanismerna bakom denna prestandaförsamring är nödvandig for att lyckas kompensera bort dessa effekter. Datorsimuleringar kan framgångsrikt användas för att karraktärisera dessa komponenter såväl elektriskt som termiskt. Om filtret i fråga däremot inte är trimmat i simuleringen blir värdet av analysen begränsat eller rent av obefintligt. I detta arbete presenteras en effektiv designmetodik baserat på Port Tuning som överbryggar denna trimproblematik. Genom att sedan noggrant studera en ensam resonator och ett mer realistiskt filterexempel med hjälp av CFDanalys kan mekanismerna bakom värmeledningen kvantifieras och de dominerande termerna identifieras. Baserat på dessa resultat kan sedan en förenklad modell för den termiska analysen byggas. Det kan sedan visas hur en kopplad elektromagnetisk-, termisk- och strukturmekanisk analys kan användas fär att prediktera försämringarna av filter-responsen. Det visas också hur dessa effekter sedan kan kompenseras bort.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-166830 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Edquist, Anders |
| Publisher | KTH, Elektroteknisk teori och konstruktion |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | EES Examensarbete / Master Thesis ; XR-EE-ETK 2015:003 |
Page generated in 0.002 seconds