Микрополосковый широкополосный фильтр Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 621.3.029.6

МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР

С. А. Ходенков1, Б. А. Беляев1'2, Я. Ф. Бальва1, С. С. Аплеснин1, О. Н. Бандурина1

1Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 2Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 38

E-mail: [email protected]

Разработан фильтр с высокими частотно-селективными свойствами. В конструкции, которая может быть использована в ракетно-космической технике, центральный шестимодовый резонатор электромагнитно связан с шестью одномодовыми. Показано хорошее согласие рассчитанных данных с данными, снятыми на экспериментальном макете конструкции.

Ключевые слова: широкополосный фильтр, многомодовый резонатор.

THE MICROSTRIP WIDEBAND FILTER

S. А. Khodenkov1, B. A. Belyaev1, 2, Ya. F. Balva1, S. S. Aplesnin1, O. N. Bandurina1

1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation E-mail: [email protected]

The filter of high frequency-selective properties is developed. The central six-mode resonator of the design which can be used in the aerospace equipment is electromagnetically connected with six single-mode resonators. The good agreement of the calculated data in comparison with the data received on the experimental model of a design is shown.

Keywords: wideband filter, multimode resonator.

Разработчиков частотно-селективных сверхвысокочастотных (СВЧ) устройств, широко востребованных в системах космической связи и навигации, в последнее время привлекают микропо-лосковые многомодовые резонаторы [1; 2]. Прежде всего, это связано с возможностью существенного уменьшения габаритов конструкций за счет снижения количества резонаторов в них, причем без ухудшения их частотно-селективных свойств. В таких резонаторах, используя определенную форму полосковых проводников, удается сблизить собственные частоты нижайших n мод колебаний. В результате фильтр на многомодовых резонаторах [3; 4] имеет порядок N, которым, как известно, определяются его частотно-селективные свойства, в n раз превышающий число резонаторов в нем.

В настоящей работе приведена конструкция разработанного микрополоскового широкополосного фильтра (рис. 1) в котором центральный шестимодовый резонатор 4 электромагнитно связан с шестью одномодовыми резонаторами 1-3. Параметрический синтез фильтра проводился с помощью численного электродинамического анализа 3Б-моделей. При этом использовалась подложка с диэлектрической проницаемостью в = 9,8 и толщиной h = 1 мм (материала - поликор), а центральная частота полосы пропускания (I III) и ее относительная ширина были зафиксированы: f0 ~ 3,5 ГГц и Aff ~ 140 %, соответственно.

Геометрические размеры экспериментальной конструкции (рис. 2), изготовленной методом фотолитографии, были следующими: 22,6*16,7x1,0 мм3.

Секция «Электронная техника и технологии»

Рис. 1. Топология полосковых проводников микрополоскового широкополосного фильтра

Рис. 2. Фотография экспериментального макета конструкции фильтра

Видно (рис. 3), что на амплитудно-частотной характеристике фильтра высокого порядка наблюдаются полюса затухания мощности, которые увеличивают крутизну склонов полосы пропускания и усиливают подавление мощности на частотах полос заграждения. Минимальные потери в 1111 не превышают величину -1.1 дБ.

и R, дБ о

-20

-40

-60

-80

О

2

4

6

8

/ГГц

Рис. 3. АЧХ микрополоскового широкополосного фильтра. Линии - расчет, точки - эксперимент

Таким образом, предложена новая конструкция микрополоскового фильтра с относительной шириной ПП - А/7/0 - 140 %. За счет особой формы полосковых проводников взаимодействующих шестимодового резонатора и одномодовых резонаторов в СВЧ-устройстве наблюдаются высокие частотно-селективные свойства. Измерения характеристик опытного образца фильтра высокого порядка продемонстрировали хорошее совпадение с результатами численного электродинамического анализа.

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук, МК-9119.2016.8.

1. Фильтр верхних частот на резонаторе в форме прямоугольной рамки / С. А. Ходенков, Б. А. Беляев, С. В. Ефремова и др. // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы X Всеросс. науч.-практ. конф. творческой молодежи ; СибГАУ. (8-12 апреля 2014, г. Красноярск). С. 165-166.

2. Crnojevic-Bengin, V. Dual-band bandpass filters based on dual-mode hilbert fractal resonator [Text] / V. Crnojevic-Bengin, K. Zemlyakov, N. Jankovic, I. Vendik // Microwave and optical technology letters 2013. Vol. 55. P. 1440-1443.

3. Микрополосковый фильтр на двухмодовых резонаторах / Б. А. Беляев, С. А. Ходенков, А. С. Бутиков и др. // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы X Всерос. науч.-практ. конф. творческой молодежи ; СибГАУ (8-12 апреля 2014, г. Красноярск). С. 158-159.

4. Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр на многомодовом резонаторе в форме прямоугольной рамки / Б. А. Беляев, С. А. Ходенков, В. В. Мочалов и др. // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч.-практ. конф. ; СибГАУ (12-14 ноября 2013, г. Красноярск).

Библиографические ссылки

С. 209-211.

© Ходенков С. А., Беляев Б. А., Бальва Я. Ф., Аплеснин С. С., Бандурина О. Н., 2016