Широкосмуговий смуго-загороджуючий фільтр на квазі-фрактальній основі
Анотація
Актуальність. Створення нових високоефективних конструкцій широкосмугових частотно-селективних пристроїв є однією з пріоритетних задач у сучасній техніці НВЧ. Це пояснюється вимогами як до багатофункціональності пристроїв, так і вирішенням задачі електромагнітної сумісності. Істотну роль у ряді селективних пристроїв відіграють смуго-загороджуючі фільтри (або режекторні фільтри), що забезпечують стабільну роботу приладів в умовах впливу загороджуючих, шумових та паразитних сигналів. При цьому необхідний пошук нових підходів до конструювання, використання нових базових елементів.
Мета роботи – чисельне моделювання характеристик смуго-загороджуючого фільтра на основі квазі-фрактальної мікросмужкової структури, проведення оптимізації параметрів фільтра, встановлення критичних параметрів, які впливають на амплітудно-частотну характеристику.
Матеріали та методи. Чисельне моделювання здійснене в рамках методу кінцевих елементів з використанням пакета Ansoft HFSS.
Результати. Проведено чисельне моделювання амплітудно-частотних характеристик широкосмугового смуго-загороджуючого фільтра на основі квазі-фрактальної структури. Проведено моделювання структури розподілу струмів на мікросмужкових провідниках. Встановлений фактор впливу електричної довжини елементів фільтра на характеристичний опір окремих елементів фільтра. Шляхом оптимізації електричної довжини елементів фільтра показана можливість придушення паразитних резонансів у структурі. Досягнуті високі рівні режекції сигналів у досить широкій смузі частот.
Висновки. Запропоновано конструкцію смуго-загороджуючого фільтра на основі квазі-фрактальної мікросмужкової структури, яка забезпечує режекцію сигналів в 72.3% смузі частот відносно центральної частоти. На окремих частотах реалізовані практично недосяжні рівні режекції при конструюванні аналогічних фільтрів на зв'язаних мікросмужкових резонаторах. Конструкція смуго-загороджуючого фільтра на основі квазі-фрактальної структури має незаперечні переваги перед традиційними конструкціями частотно-селективних пристроїв на основі зв'язаних мікросмужкових резонаторів – це компактність та простота корекції критичних параметрів при порівняних значеннях інших електродинамічних параметрів. Крім того, у порівнянні із класичними конструкціями фільтрів на основі зв'язаних резонаторів виключається етап багатоетапної корекції або взаємного зв'язку резонаторів, або їх електричної довжини.
Завантаження
Посилання
Minnis BJ. Printed Circuit Coupled Line Filters for Bandwidth Up to and Greater than an Octave. IEEE Trans. MTT. 1981; 29 (3): 215-222. https://doi.org/10.1109/TMTT.1981.1130330
Hong J-S, Lancaster MJ. Coupling of Microstrip Square Open-Loop resonators for Cross-Coupled Planar Microwave Filters. IEEE Trans. MTT. 1996; 44 (12): 2099-2109. https://doi.org/10.1109/22.543968
Bancui MG, Ramer R, Ioachim A. Microstrip Filters Using New Compact Resonators. Electronics Letters. 2002; 38: 228-229. https://doi.org/10.1049/el:20020174
Kim Т, Seo С. A Novel Photonic Bandgap Structure for Low-Pass Filter or Wide Stopband. IEEE Microwave Guided Wave Letters. 2000; 10 (1): 13-15. https://doi.org/10.1109/75.842072
Belyaev BA, Serzhantov AM, Tyurnev VV, Bal'va YF, Leksikov AA, Galeev RG. Implementation of cross couplings in microwave bandpass filters. Microwave and optical technology letters. 2014; 9: 2021-2025. https://doi.org/10.1002/mop.28507
Belyaev BA, Serzhantov AM, Tyurnev VV. A dual-mode split microstrip resonator and its application in frequency selective devices . Microwave and optical technology letters. 2013; 9: P. 2186-2190. https://doi.org/10.1002/mop.27806
Stefanini R, Chatras M, Blondy PG, Rebeiz M. Compact 2-pole and 4-pole 2.4-2.8 Ghz dual-mode tunable filters. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (MTT). 2010: 1480-1483. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2010.5514807
Joshi H, Sigmarsson HH, Moon Sungwook, Peroulis D, Chappell WJ. High Q narrow-band tunable filters with controllable bandwidth. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2009: 629-632. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2009.5165775
Morgan MA. Reflectionless Filters. In: Artech House Microwave Library. Boston; L. 2017: 258 p.
West BJ, Bologna M, Grigolini P. Physics of Fractal Operators. N. Y.: Springer-Verlag. 2003: 354 p.
Jaggard DL. Fractal Electrodynamics and Modeling. In: Directions in Electromagnetic Wave Modeling . Ed. by H. L. Bertoni and L. B. Felsen. N.Y.: Plenum. 1991: 435 – 446.
Levy R. Derivation of Equivalent Circuits of Microwave Structures Using Numerical Techniques. IEEE Ttran. on MTT. 1999; 47 (9): 1688-1695. https://doi.org/10.1109/22.788610
Ansoft HFSS /ANSYS Academic Research HF (5 tasks): 1 task(s) Permanent with TECS expiring 01-may-2020 Customer # 1076710.
