Sintesi e progettazione di filtri in-linea con zeri di trasmissione

In this work of thesis, the synthesis and design process of a microwave filter for satellite applications, will be presented. Satellite communication has evolved since the 1970s and represents a mature niche in the field of telecommunications. Communication satellites are radio relay stations in space. They serve much the same purpose as the microwave towers one sees spread over populated landmass areas. The satellites receive radio signals transmitted from the ground (uplink), amplify them, translate them in frequency, and retransmit them back to the ground (downlink). Anyway, to accomplish these tasks, satellites need to be equipped with a system able to both discriminate the signals they are supposed to receive and retransmit them without spurious components in their spectrum, isolating the transmit chain from the receive chain. Nowadays, there are various techniques of realization of such a system, the most popular among them being the use of an antenna circulator connected to single bandpass filters, or the utilization of a particular 3-port filtering structure, which incorporates two bandpass filters. This last alternative takes the name of diplexer. Toward this end, the structure presented in this project will constitute the uplink channel filter of a diplexer, which will be exploited in modern satellite communication systems.

In questo elaborato di tesi, verrà presentato il processo di progettazione di un filtro a microonde per applicazioni satellitari, nell'ambito di una collaborazione tra l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e il Politecnico di Milano. Le comunicazioni satellitari si sono evolute ininterrottamente a partire dai primi anni '70 e rappresentano una preziosa nicchia all'interno del settore dei sistemi di telecomunicazione. I satelliti per le telecomunicazioni non sono altro che stazioni ricetrasmittenti collocate nello spazio, la cui funzione è completamente analoga a quella delle stazioni radio-base installate sulla Terra, ovvero, quella di ricevere segnali radio (uplink), amplificarli, traslarli in frequenza, e successivamente ritrasmetterli (downlink). Tuttavia, al fine di poter svolgere questa funzione nel modo corretto, i satelliti necessitano di essere equipaggiati con un sistema che permetta loro sia di discriminare il segnale ad essi destinato, che di ritrasmetterlo privo di componenti spettrali spurie, isolando il canale di ricezione da quello di trasmissione. Attualmente esistono diverse modalità di implementazione di un siffatto sistema, le più popolari delle quali consistono nell'utilizzo di un circolatore d'antenna connesso a dei singoli filtri passa-banda, o nell'impiego di una particolare struttura filtrante a 3 porte, che incorpora al suo interno due filtri passa-banda. Quest'ultima alternativa, prende il nome di diplexer. A tal proposito, la struttura presentata in questo lavoro di tesi costituirà il filtro di canale di uplink di un diplexer, che verrà impiegato all'interno di un sistema di telecomunicazione satellitare.