Исследование селективных свойств микрополосковых фильтров на резонаторах в форме прямоугольных рамок Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

УДК 621.317.411,621.317.422

Б. А. Беляев

Институт физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск

С. А. Ходенков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЛЕКТИВНЫХ СВОЙСТВ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ФИЛЬТРОВ НА РЕЗОНАТОРАХ В ФОРМЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ РАМОК

Разработана конструкция полосно-пропускающего фильтра на микрополосковых резонаторах в форме прямоугольных рамок. Сравниваются амплитудно-частотные характеристики фильтров, отличающихся конструктивными параметрами полосковых проводников. Показано, что при определенной длине области связи резонаторов возможна реализация фильтра с высокими частотно селективными свойствами.

В последнее время исследователи уделяют большое внимание развитию новых нетрадиционных подходов к разработкам конструкций миниатюрных мик-рополосковых СВЧ-устройств. При конструировании частотно-селективных устройств и, в частности, фильтров, особо выделяется подход, основанный на использовании так называемых многомодовых резонаторов, которые появились благодаря стремлению конструкторов более эффективно использовать объем, занимаемый устройством. Благодаря особенностям конструктивных параметров в многомодовых резонаторах можно существенно сближать собственные частоты двух или нескольких ближайших типов колебаний. В результате при конструировании полосно-пропускающего, или режекторного, фильтра в формировании его рабочей полосы участвуют несколько резонансов от каждого многомодового резонатора. Однако по сравнению с другими типами многомодо-вых электродинамических резонаторов, например, волноводных или диэлектрических [1; 2], микропо-лосковые многомодовые резонаторы и устройства на их основе только в настоящее время получили развитие и активно исследуются как в России, так и за рубежом. Поэтому тема изучения многомодовых микрополосковых резонаторов (МПР) и построение на их основе фильтров с повышенными селективными свойствами, чему и посвящена настоящая работа, является весьма актуальной.

Фильтр с высокими частотно-селективными свойствами может быть реализован при использовании пары связанных двухмодовых резонаторов (рис. 1). Настройка фильтров на такой двухзвенной конструкции проводилась ручным параметрическим синтезом двумерных моделей в квазистатическом приближении. В расчетах использовались подложки с диэлектрической проницаемостью е = 80 и толщиной И = 1 мм (керамика ТБНС).

При настройке фильтра на заданную центральную частоту и ширину полосы пропускания подбирались значения длин отрезков микрополосковых линий 1Х и 1у, ширина полосковых проводников Vу, величина зазора £ между проводниками, а также расположение точек кондуктивного подключения внешних линий 1С. В результате полоса пропускания такой двухзвенной конструкции формировалась четырьмя резонансами -по два от каждого МПР.

Были исследованы два фильтра, отличающиеся конструктивными параметрами полосковых проводников (рис. 2). В первом из них (рис. 2, а) отличаются значения ширины и длины отрезков линий (1Х ф 1У, wx ф wy), а во втором (рис. 2, б) различались только значение ширины отрезков линий (1Х=1у, VХ ф ^у). Для объективности сравнения обе конструкции настроены на одну и ту же центральную частоту полосы пропускания и имеют одинаковую относительную ширину полосы пропускания по уровню -3 дБ: А///0 = 15 %. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтров в широкой и узкой полосе представлены на рис. 2, в и 2, г. Видно, что на АЧХ первой конструкции (на рис. 2 - сплошные линии) слева и справа от полосы пропускания сформированы полюса затухания, а во второй конструкции (на рис. 2 - точки) полюс затухания наблюдается только слева от полосы про пускания.

■fT

4

Рис. 1. Топология полосковых проводников двухзвенной микрополосковой конструкции фильтра

Таким образом, показано, что для реализации фильтра с более высокими частотно-селективными свойствами необходимо существенно увеличить длину резонаторов по оси х, тем самым уменьшить длину их области связи.

Библиографические ссылки

1. Fiedziuszko S. J. Practical aspects and limitations of dual mode dielectric resonator filters // IEEE MTT-S Int Microwave Symp. Dig. 1985. P. 353-356.

2. Капилевич Б. Ю. Волноводно-диэлектрические фильтрующие структуры : справ. М. : Радио и связь. 1990.

W

x

W

l

S

W

x

Решетневскце чтения

Конструкция 1

Конструкция 2

L.R, дБ О

-10 -20 -30 -40

-50

Л R 1

- /Vw 'if: " \ V " l \ L v Lv"

*

0.8

0.9

1.0 f. ГГц

1.2

Рис. 2. Топологии проводников (изображение в масштабе) первой (а) и второй (б) - конструкции. Частотные зависимости прямых L и обратных R потерь в широкой (в) и узкой (г) полосе.

B. А. Belyaev

Kirensky Institute of Physics, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Russia, Krasnoyarsk

S. А. Khodenkov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

INVESTIGATION OF SELECTIVE CHARACTERISTICS OF FILTERS BASED ON MICROSTRIP RESONATORS HAVING A RECTANGULAR FRAME FORM

The construction of a band-pass filter based on microstrip resonators having a rectangular frame form is developed. Frequency responses of filters which are different with constructional parameters of strip conductors are compared. And the authors conclude that if to use an appropriate length of coupling between the resonators the filter having high frequency-selective qualities may be realized.

© Беляев Б. А., Ходенков С. А., 2011

б

а

г

УДК 621.384

Т. Г. Вейсвер

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ОТКЛОНЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ПРИ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ В АТМОСФЕРЕ

Приводится сравнительный анализ отклоняющих систем при электроннолучевой сварке и возможность их применения при сварке в атмосфере. Рассматриваются результаты имитационного моделирования в программе Comsol Multiphysics.

На современном этапе развития науки немало работ посвящено проблемам автоматизации и разработ -ки систем комплексного управления технологическим процессом сварки. Особенно острым также остается вопрос экономической эффективности, качества и надежности выпускаемой продукции машиностроительного производства. Необходимость вакуумирова-ния свариваемого стыка во избежание рассеивания электронного луча, а также загрязнения сварного шва при электроннолучевой сварке требуют постройки

крупногабаритных вакуумных камер, высокая стоимость которых, громоздкость и длительное время процессов вакуумирования и развакуумирования камеры приводят к ограниченному использованию такой технологии в промышленности. Одним из технологических решений проблемы данного рода в машиностроении является электроннолучевая сварка в атмосфере, практикующаяся на автомобилестроительных заводах в Германии [1]. Схематично электроннолучевая пушка для сварки в атмосфере, состоящая из