CC BY
36
УДК 621.372.543
Наближений метод розрахунку компактного фшьтру ¡з щшинними резонаторами
Рассохгна Ю. В.*, Крижановський В. Г., Коваленко В. О.
Дошщький иацншалышй ушворситот, м. Вшииця, Украша E-mail: wgdSHH&gmail.com
Розглядаються комиактш (з використанням в!др!зк1в лшш А/16) мшросмужков! смуго-пропускш ф!льтри па основ! прототишв трапсформатор!в onopiB з додаваппям в схему прямокуташх щиипплх резопатор!в. що забезпечують ф1зичпу реал!зацпо ищуктивпих в!др!зк1в та додаткове загасашш сигналу поза смутою пропускания фшьтру. На основ! теорп довгих лшш розроблепа методика паближепого розрахунку таких ф!льтр1в за допомогою ABCD-матриць. Запропоповаш. проапал!зоваш та експеримепталыю вим!ряш копструкци компактпих ф!льтр1в з використанням щшшпих резопатор!в в заземлюючш шдкладгц. За результатами досл!джепь реал!зоваш м!кросмужков! смуго-пропускш фгльтри па баз! прототишв 1з п=2 та и=4 1з шириною смуги проиускашш в1дпов!дпо 30 % та 50 % та р!впем згасаш1я основного сигналу поза смутою -20, -40 дБ.
Клюноог слова: мшросмужкова липя: шдлиппий резонатор: мшрохвильовий фгльтр: смута пропускания: ABCD-матрпця: характеристики розсповаппя
Вступ
Розвиток сучасних систем НВЧ потребуй широко! номенклатури частотно-селективних пристроТв. зокрема смуго-пропускних фшьтр1в. Важливими ву-злами для побудови активних пристроТв с транс-форматори опор1в. до яких пред'являються вимоги забезпечення повиси смути частот при заданому ко-офшдетт трансформанщ а також компактноста кон-струкщ'ь Смуго-пропускш фшьтри з Чебишевською характеристикою можиа уявити як два дзеркально-симетрично з'еднаних траисформатори опор1в. Поль ишити характеристики таких фшьтр1в можиа шляхом використаиия пцлинних резонатор1в в екрануючому ищи мшросмужковся лпш (МСЛ) [1 4]. що с окрс-мим вииадком електромагштних загороджувалышх структур (electl'omagrlctic-barldgap. ЕВС) [3 5]. Таш структури використовуються. зокрема. в склад1 шд-силювач1в НВЧ сигнал1в з високим ККД [6].
Розглянемо можлившть побудови компактного фшьтра з щшинними резонаторами на основ1 структур з довжинами в1др1зшв лшш А/16 [ , ] на основ1 роби [1 3]. де наведеш результати теоретичного та ексиериментального дослщження фшьтр1в з використанням пцлинних резонатор1в.
Метою роботи с вивчення можливоста внкорнста-ння пцлинних резонатор1в в комиактних фшьтрах з Чебишевською характеристикою. Для цього роз-глянуто конструкгщ на основ1 фшьтр1в-прототишв. в яких використовуються пцлинш резонатори в екра-
иуючому шар1 МСЛ. Щшинш резонатори розмщсш в секщях фшьтра. де використовуються лпш з високим хвильовим опором. Згщно робочся гшотези. це дозволяс полшшити електричш характеристики фшьтра при збереженш 1 навиъ зменшенш його рстпр1в. Моделювання та анатз характеристик фшьтруючих структур планариого типу проведено двома способами: за допомогою тоор1°1 довгих лпий 1 розрахунку в комерщйшй програхн анатзу пристроТв хйкрохвильо-вого доапазону.
1 Розрахунок фшьтру за допомогою ABCD-матриць
На рис. 1 показан! структури фшьтр1в i3 озна-чепими розм1рами лшш Wi та k , у мшцях стику лпий i3 pi3iioio шириною знаходяться неоднорщносп di . Використовуючи f ] i методику розрахунку не-однорщностей у вигляд1 стику мшросмужкових лшш pi3Ho'i ширини з [ ], апалопчпо [ ] побудуемо ABCD-матрпцю фшьтра як добуток послщовно включенпх вщнзшв jiiniT передач!, пцлинних резонатор1в i нео-днорщностсй CTiiKiB.
Класична матриця вщнзка Jiiiiii* передач! запису-еться у виглядо [9]:
Ai =
в; cos 6i jZi sin 6i
Ci Di jZsin 6i cos 6i
(1)
WH W¿
dx d2 di
W,, W¡
a)
6)
Рис. \. Тополоия фшьтр1в з n = 2 (а) тan = 4 (б).
де Qi = &li, Pi = / _ частота, ee//¿ —
ефективна д1електрична проникшеть г-то! дшянки jií-híi, с - швидшсть свила, Zi — характеристичний onip вщлзка МСЛ. Матриця щшинного резонатора записуеться як [1,11]
де Zj
AR,
"Ai В- 1 zi
Ci Di 01
Ls
Li
i-l
: 0.000987h ( 1 -
Lwí-i
Л _ í
l1 z0N\¡
L.
L
Wi-l
+ L
-L„
l£e £effN )
Lwí
Wi
-La (4)
L
Wi =
Lwí-i + Lwí
(Гн /м) (5)
^Qmi ^£eff
де ZQW и £effW — характеристичний onip i ефективна доолоктрична проникшеть широко! дшянки МСЛ, ZQN и £effN — те ж саме для вузьких дшя-нок jiíhí'í. Lwí — питома шдуктившеть МСЛ. Смшсть виражаеться формулою [10]:
Cs = 0.00137
• h
V£effw Zqw £effw + °.3 \_£effw - 0.258J
1_
Ww) WW/h + 0.264
Ww/h + 0.8
()
o o-
Yk
l—o
a)
6)
(2)
Lj та Cj — екв1валентш шду-
ктившеть \ емшеть паралельного контуру, включено-го послщовно в лпшо передач! [1], яш отримуються з формул для частоти та хвилевого опору щшинного резонатору. Матриця переходу хйж лпиями 1з р1зною шириною обчислюеться в [10] за такою скв1валснтно! схемою (рис. 2), що представляв собою дв1 посль довно вкшочеш шдуктивносп \ паралельну емшеть. Значения слеменпв схемн переходу обчнслюються за формулами [10,12]:
QW l^ffw) №) (3)
Рис. 2. Екв1валснтна схема стрибка ширини мкро-смужковой jiíiiíT: (а) зоссрсдженш емшеть та шдуктившеть, (б) - 1мпеданеи та ировщносп, к иозначае номер стрибка
Класична матриця передач! стрибка ширини лшп ввдповвдно буде заппсуватпся як добуток матрицы що описують посшдовш шдуктивносп i паралельну емшеть, рис. [ ], де Zi = jwL^ Yi = jwC i:
(7)
А В' 1 Zi-i 10 "1 Zí'
С D si 01 Y 1 01
1 + Zi-iY Zí + ZiZi-iY + Zi-i Y ZíY +1
де h — товщина шдкладки в мшрометрах, WN та WW ввдносяться до вузько! i широко! лшп в ьпещ стрибка ширини МСЛ.
Матриця пристрою буде складатися з добутшв ма-триць вщлзшв лпий, матриць стрибшв ширини лпий (неоднорщностей) i матриць щшинних резонатор1в. Для пристрою на рис. 1а в повну матрицю передач! пристрою входять 10 вщлзшв jiiiiiii (включаючи два вщлзки по 50 Ом на початку i наприкшщ, та центрально! лшп, що складаеться з двох вщлзшв, для анатзу трансформатора onopiB [5]), 6 переходов, що оиисуються формулою (7), i двох резонатор1в (2).
Ефективна дгслоктрична проникшеть дшянки МСЛ може бути розрахована р1зними способами, на-приклад, використанням одного Í3 загальнодоступних pecypciB [13] калькулятора для розрахунку мшро-смужкових лпий.
Шдставляючи розм1ри jiíiiíT i иараметри шдкладки, можна знайти £e ff для кожного в1др1зка лшп, а nariM розрахувати шдсумкову ABCD-матрицю фшь-тра. Параметри вщлзшв jiiiiiii дано в табл. 1 для половини фшьтра, друга половина симетрична. Подкладка мае товщину h = 0.635 мм i £г = 10.2.
Табл. 1
Номер вщлзку 1 2 3 4 5
W, мм 0.58 5.0 0.58 0.58 2.6
Zc, Ом 50 11.87 50 50 19.84
£eff 6.82 8.707 6.82 6.82 8.042
1, ММ 1.0 1.1 0.7 0.7 2.2
Еломенти матрищ розсповання мають записувати-ся через ABCD-матрицю як:
|S2i(/)| = |
2
А + B/Zo + CZ0 + D
коефщенту вщбпття, становить fres = 3.0 ГГц, а ширина смуги за piBHOM загасання -20 дБ становить 13 %. Поблизу частоти 6 ГГц спосторЬаеться друга (иаразитна) смута пропускания.
/,=1.9
»1=0.38,
Z2=16.7 ^1=60 Ohm пь,-.-.
Z„+1=50 Ohm, w„+1=0.58 mm
Z0=20 Ohm,
w0=2.6 mm
l0=2.2=X/16
|5ii(/)| = ^^IA + | - Z0C - D\
Z0 = 50-0м. Розрахован1 методом класично! матрищ передач! характеристики косфшдента передач! i модуля коофшдента вщбпття дат показан! для вщповщних структур.
2 Чисельний анал1з i проектува-ння фшьтр1в з Чебишевською характеристикою на ochobI узгоджувальних трансформа-TopiB з в1др1зками лшш передач! Л/16
IvpiM иаближеиого анатзу фшьтр1в за допомогою матриць передач!, доцшыго провести анатз чисель-ними методами за допомогою коморщйних програм анатзу хйкрохвильових схем. Анатз i проектування структур, що фшьтрують, на ocuoBi хйкросмужковсм jiiiiii* передач! виконаний для пщкладки товщииою h = 0.635 мм та проникшстю £r = 10.2 (матер1ал Rogers ЗОЮ). Розрахунок прототипу переходу з хви-льового опору Z0 на Zn+1 i3 задапою смутою пропускания W виконуеться за методикою i таблицями, що наводеш в [7]. Згщно [7]. кожному хвильовому опору Zi ставиться у вщповщшсть вщр1зок мжросмужково! jiiHii* шириною Wi i довжиною li = Xi/16. Число п мае бути парним. при цьому число мпимум1в коофшдента вщбпття в смуз1 пропускания в щоалыгому ирототиш дор1внюе п/2 .
Симотр1зована тоиолоия фшьтру на 6a.3i хйкро-смужково! jiiiiii* передач! та i"i характеристики розй-юваппя для прототипу з параметрами п = 2, г = 2.5, W = 0.2 показано на рис. . Тут наведет результаты анатзу фшьтру за допомогою комерщйноТ програмп i розрахунок за наближоною методикою за Toopieio довгих jiiiiiii, що викладеиа вище. Довжина иизько-омного вщнзка м1кросмужково1 лш1 дор1внюе А0/16, де Ao — довжина хвшл в jiimi на центральнш частот! fres = 3.0 ГГц. Довжина переходу L = 11 +12 = 4.2 мм, центральна частота, на яшй спостор1гаеться MiniMyM
Рис. 3. Тоиолоия 2-ланкового п = 2 фшьтру на вщлзках хйкросмужковсм лпш передачи довжиною X/16 та його характеристики коефшденив вщбиття та пропускания
Аналопчш тополопя 1 характеристики косфшден-та передач! 1 вщбпття фшьтру-прототипу для п = 4 показан! на рис. 4 (ппш параметри проектування та ж сам1, що 1 для фшьтру Ъ п = 2). Розьпри вщр1зшв лшш передач! зведеш в таблнцю 2 (хвильовий ошр Z^, ширина \ довжипа I¿). Довжина переходу дор1внюе Ь = ^"=! к = 9.0 мм, частоти резонансного пропускания дор1внюють 2.0, 3.2 \ 4.0 ГГц, смута пропускания фшьтра за р1внем загасання |5ц | -15 дБ склада 75 %.
Табл. 2
г Zi, Ом Wi, мм li, мм
0 20 2.6 2.2 (А/16)
1 48.2 0.57 2.4
2 12.3 4.86 1.8
3 75 0.2 2.6
4 19 2.78 2.2
5 50 0.58 -
Видно, що в обох випадках ирисутш паразитш смути пропускания та недостатшй р1вонь загасання сигналу поза смутою, пов'язаш з порюдичшстю характеристик трансформатора onopiB. Для i'x прпдуше-ння, а також для того, щоб домогтися для оломентав
w2=3.3,
|
фшьтра фгшчно! можливоетт буты реалпованыхш, мы 2-ланкового переходу (рые. 3) з выкорыетанням шД-викориетовували щшинш резонаторы в заземлюючш лынных резонатор1в. Pcmiipu вщр1зк1в лшГ! передач! илощиш, що розташоваш шд наывужчымы (в ирото- i щшинних резонатор1в зведеш до табл. 3. Tiiiii) вщр1зками мжросмужково! лшп передач!. При цьому в залежност1 вщ вимог до характеристик ширина вузького вщр1зка смужково! лшГ! збшынустьея вщ значения, що фгшчно реал1зустьея, до значения
Zn+I =50 Ohm ^ 1=22) Ohm
13 « Z
14 3 ^ 1 1
г Zi, Ом wi, мм li, мм
0 20 2.6 4.4 ( А/8 )
1 50 0.58 1.4
2 10.7 5.0 1.1
3 50 0.58 -
Рис. 4. Тополопя 4-ланкового n = 4 фшьтру на вщр1зках мжросмужково! лшГ! передачи довжиною Ао/16 та його характеристики коефщенпв вщбиття та пропускания
Табл. 3 Щшинний резонатор Lr = 14.0, s = 0.3 (мм)
Щшинний резонатор в заземлюючш шощши вщ-р1зка регулярно!" мжросмужково! лшГ! передачу роз-ташований перпендикулярно до не!, збшыиус еквь валентний ошр цього вщр1зка 1 створюс додатковий набп' фази на ньому. В нроцей чисельного ана;изу, ш-сля додавання щшинних резонатор1в в схему фшьтра, виконувалось додаткове настроювання його елементтв для отримання оптимально! частотно! характеристики (процедура опттпшзаци).
На рис. 5 наведеш тополопя та характеристики коефщшн'пв передач! та вщбиття фшьтра на основ1
Рис. 5. Тополопя та характеристики розсшшання 2-ланкового (п = 2) фшьтру на вщр1зках МСЛ довжиною А0/16 i3 щшинними резонаторами у метал1зова-Hiü пщкладщ
Довжина переходу в цьому вииадку дор1внюс 2.5 мм (пор. i3 4.2 мм для прототипу). Структура забезнечус ширину смуги нронускання 30 % i широ-космугове З1'асання, ночинаючи з частоты 3.5 ГГц. Оеоблив1етю тако! схемы с зсув характеристики в цшому вниз но частот!, у иор1внянш з характеристикою прототипу (див. рис. 3), а також ноява до-датково! резонансно! частоты на частотнш характе-ристищ коефщшнта вщбиття. На рисунку наведено також результати екснериментального вшшрювання макета пристрою. Р1зниця хйж нромодельованою та екснериментально отриманою характеристиками но-яснюсться неточностями виготовлення, втратами на роз'смах i залежшстю д1електрично1 ностшно! мате-piajiy шдкладки вщ частоты. Втпрювання виконаш за дономогою векторного анал1затора кш ZND ф1рми Rohde 8z Schwarz.
Табл. 4 Щшинний резонатор Ьг = 11.8 в = 0.3 (мм)
г Ом мм 1г, ММ
0 20 2.6 4.4 ( А/16 )
1 57.4 0.42 2.3
2 10.1 6.16 2.0
3 58.5 0.4 2.3
4 16.8 3.28 1.7
5 50 0.58 -
табл. 4. Довжина трансформатора дор1внюе 8.3 мм. ширина смуги пропускания фшьтра становить близь-ко 50 % 1 зсунута донизу по частот! щодо характеристики прототипу. Паразитш смуги пропускания вшцо 5.0 ГГц придушуються за рахунок наявносп в схем1 щшинних резонатор1в. Вузький резонанс коофщенту |вц| в облает 4.5 ГГц теж може бути придушений за допомогою вибору довжини щшинного резонатору. В даному вииадку додаткова частота резонансного вщбиття - це похибка проектування.
Точшсть розрахунку неоднорщностей при е = 9.8 та т/к = 1 у [ ] оцшюеться вщ 0.5 % до менш як 5 %, у даному сирощеному вар1анта похибка може ви-ростп за рахунок великого сшввщношення W■2/W\ та великого д1апазону частот (вщ 1 до 6 ГГц). Додатко-в1 похибки за рахуиок щшинних резонатор1в можуть бути бшыне, до 10 % по частот! смуги проходжон-ня сигналу. ощлм частоти самого резонатору, вона моделюсться з иохибкою 2 %. Це питания мае бути предметом подалыних дослщжень.
Висновки
Таким чипом, запропоновано иаближеиу методику проектування компактних мшросмужкових перехо-д1в 1 смуго-пропускних фшьтр1в на основ1 вщлзшв смужково! лил! довжипою X/16 1з придушеппям па-разитиих смуг пропускания у ворхньому д1аиазош частот. Для цього високоомш (шдуктивш) вщлзки лпий передач! зампиоються вщлзками лпш передач!, що ф1зично реал1зуються за шириною, з розташова-ними пщ ними вузькими щшинними резонаторами прямокутно1 форми. Згщно з удосконаленою методикою. скв1валентна схема фшкцлв мктить елементи. що моделюють стрибки ширини у мшросмужковш лпш передач!, та паралолыи резонанеш контури, що моделюють щшинш резонаторп. Запропоноваш, про-анал1зоваш та експеримеитальио вихйряш коиструкщТ компактних фшкцлв з використанням щшинних розо-натор1в в заземлюкгай пщкладщ. За результатами дослщжень реал1зоваш м1кросмужков1 смуго-иропускш фшьтри на баз1 прототишв Ъ п = 2 та п = 4 1з шириною смути пропускания вщповщно 30 % та 50 % та р1внем згасання основного сигналу поза смутою -20 ^ -40 дБ.
Рис. 6. Тополопя та характеристики розаювання 4-лапкового (п = 4) фшьтру на вщр1зках МСЛ довжи-ною Ао/16 1з щшинними резонаторами у метал1зова-нш пщкладщ
Тополопя 1 характеристика фшьтра на основ1 4-ланкового переходу з щшинними резонаторами представлен! на рис. 6. У цьому випадку високоомна дшянка смужково! лпш шириною 0.2 мм (рис. 4) замь шосться на вщлзок лпш, що експеримеитальио роа-«шзуеться, шириною 0.4 мм з щшинним резонатором у заземлюкгай площиш. Параметри фшьтра зведеш до
Перелж посилань
1. Крижаиовський В.Г. МВфосмужковий фшьтр з шДлии-1шми резонаторами в екраиуючому шар! / В.Г. Крижа-иовский // Вшиик Нацншалышго ушверситету "ЛыЛв-ська шттохшка". Радшелектрошка та то-юмомушкацВ.
■2013. №766. С. 46-50.
"2. Рассохина Ю.В. Планарные нолосково-щелевые резонансные структуры с прямоугольными координатными границами. Методы анализа / Ю.В. Рассохина, В.Г. Крыжаповский. Донецк : Лпекс, "2010. 168 с.
3. Rassokhina Yu.V. Periodic Structure on the Slot Resonators in Microstrip Transmission Line / V'u.V. Rassokhina, V.G. Krizhanovski // IEEE Trans, on Microw. Theory and Tech.
2009. Vol.'57, No 7. pp. 1694-1699.
4. Gao C. Study and Suppression of Ripples in Passbands of Series/Parallel Loaded EBG Filters / G. Gao, Z. N. Ghen, Y. V. Wang, N. Yang, X. M. Qing // IEEE Trans, on MTT.
2006. Vol. 54, No. 4. pp. 1519-1526.
5. Liew H. F. Л Realization Compact Pseudo Chebyshev Low Pass Filters for UHF Band Using RF MEMS Technology / H. F. Liew, S. 1. S. Hassan, M. F. Malek, Y. Wahab, M. M. Nurhakimah, H. Nornikman, M. Mazlee, M. Ghauth Sazali, S. S. Nadia // PIERS Proceedings. 2014. pp. 2462-2468.
6. Rassokhina Yu.V. Inverse Class-F Power Amplifier Using Slot Resonators as a Harmonic Filter / Yu.V. Rassokhina, V.G. Krizhanovski, P. Colantonio, R. Giofrè // International Journal of Microwave And Optical Technology. 2014. Vol.9, No.l. pp. 49-53.
7. Matthaei G. L. Short-step Chebyshev impedance transformers / G. L. Matthaei // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1966. Vol. MTT-14, No 8. pp. 372-383.
8. Van der Walt P. W. Short-Step-Stub Chebyshev Transformers / P. W. Van der Walt // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1986. Vol. MTT-34, No 8.
pp. 863-868.
9. Гупта К. Машинное проектирование СБ4 устройств. Пер. с англ. / К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха М. : Радио и связь, 1987. 432 с.
10. Huang S.Y. Fast and Accurate Calculation of Transmission Coefficients for an EBG Microstrip Structure / S.Y. Huang, Y.H. Lee // Microwave and Optical Technology Letters. 2010. Vol. 52, Iss. 4. pp. 793-797.
11. Крыжаповский В.Г. Модификация метода поперечного резонанса для анализа щелевых резонаторов в заземляющем слое микрополосковой линии передачи / В.Г. Крыжаповский, Ю.В. Рассохина // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2010. Т.2. с. 1120-112L
12. .lavadzadeh S. M. H. Nonlinear Circuit Model for Discontinuity of Step in Width in Superconducting Microstrip Structures and Its Impact on Nonlinear Effects / S. M. H. ■lavadzadeh, F. Farzaneh, M. Fardmanesh // IEEE Tran. on Applied Superconductivity. 2013. Vol. 23, No. 2. pp. 1301208-1301208.
13. Microstrip Analysis/Synthesis Calculator [Електрошшй ресурс]. Режим доступу : http ://mcalc. sourcef orge .net
14. Gupta К. С. Microstrip Lines and Slotlines., 2nd ed. / К. C. Gupta, R. Garg, 1. Bahl, and P. Bhartia. Norwood, MA : Artech House, 1996. 536 p.
References
[1] Krizhanovski V.G. (2013) Microstrip filter with slot resonators in ground plane. Herald of Lviv Polytechnic National University, Series of Radio Electronics and Telecommunication, No 766, pp. 46-50. (in Ukrainian)
[2] Rassokhina Yu.V. and Kryzhanovskii V.G. (2010) Planarnye poloskovo-shchelevye rezonansnye struktury s pryamougol:nymi koordinatnymi granitsami. Metody analiza [Planar stripe-gap resonant structure with rectangular coordinate boundaries. Methods of analysis]. Donetsk, Apeks Publ., 168 p.
[3] Rassokhina Yu.V. and Krizhanovski V.G. (2009) Periodic Structure on the Slot Resonators in Microstrip Transmission Line. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 57, No 7, pp. 1694-1699. DOl: 10.1109/TMTT.2009.2022814
[4] Gao C. (2006) Study and Suppression of Ripples in Passbands of Series/Parallel Loaded EBG Filters. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 54, No. 4, pp. 1519-1526. DOl: 10.1109/TMTT.2006.871925
[5] Liew H.F., Hassan S.I.S., Malek M.F., Wahab V"., Nurhakimah M.M., Nornikman H., Mazlee M., Ghauth Sazali M. and Nadia S.S. (2014) A Realization Compact Pseudo Chebyshev Low Pass Filters for UHF Band Using RF MEMS Technology. PIERS Proceedings, pp.2462-2468.
[6] Rassokhina Yu.V., Krizhanovski V.G., Colantonio P. and Giofrè R. (2014) Inverse Class-F Power Amplifier Using Slot Resonators as a Harmonic Filter. International Journal of Microwave And Optical Technology, Vol.9, No.l, pp. 49-53
[7] Matthaei G. L. (1966) Short-step Chebyshev impedance transformers. IEEE 'l¥ansactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 14, No 8, pp. 372-383. DOl: 10.1109/TMTT. 1966.1126277
[8] Van der Walt P. W. (1986) Short-Step-Stub Chebyshev Transformers. IEEE Trans actions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 34, No 8, pp. 863-868. DOl: 10.1109/TMTT. 1986.1133458
[9] Gupta K. G., Gard R., and Chadha R. (1981) Computer-Aided Design of Microwave Circuits. Artech House, 426 p.
[10] Huang S.Y. and Lee Y.H. (2010) Fast and Accurate Calculation of Transmission Coefficients for an EBG Microstrip Structure. Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 52, Iss. 4, pp. 793 797. DOl: 10.1002/mop.25046
[11] Krizhanovski V.G. and Rassokhina Yu.V. (2011) The transverse resonance technique modification for analysis of slot resonators in microstrip line ground plane. Microwave and Telecommunication Technology (CriMiCo), 2011 21th international Crimean Conference, Vol. 2, pp. 1120-1121.
[12] .lavadzadeh S. M. H., Farzaneh F. and Fardmanesh M. (2013) Nonlinear Circuit Model for Discontinuity of Step in Width in Superconducting Microstrip Structures and Its Impact on Nonlinear Effects. IEEE Tran. on Applied Superconductivity, Vol. 23, No. 2, pp. 1301208-1301208. DOl: 10.1109/TASC .2012.2237510
[13] Microstrip Analysis/Synthesis Calculator. Available at: http://mcalc.sourceforge.net
[14] Gupta K. C„ Garg R„ Bahl 1. and Bhartia P. (1996) Microstrip Lines and Slotlines., 2nd ed., Artech House, 536 p.
Приближенный метод расчета компактного фильтра с щелевыми резонаторами
Рассохина Ю. В., Крыжановский В. Г., Коваленко В. А.
Рассматриваются компактные (с использованием отрезков линий А/16 ) микрополосковые полосно-пропускные фильтры на основе прототипов трансформаторов сопротивлений с добавлением в схему прямоугольных щелевых резонаторов, обеспечивающих физическую реализуемость индуктивных отрезков и дополнительное затухание сигнала вне полосы пропускания фильтра. На основе теории длинных линий разработана методика приближенного расчета таких фильтров с помощью АВСО-матриц. Предложенные, проанализированы и экспериментально измерены конструкции компактных фильтров с использованием щелевых резонаторов в заземляющей подложке. По результатам исследований реализованы микрополосковые полосно-пропускные фильтры на базе прототипов с п = 2 и п = 4 с шириной полосы пропускания соответственно 30% и 50% и уровнем затухания основного сигнала вне полосы -20 -40 дБ.
Ключевые слова: микрополосковая линия; щелевой резонатор; микроволновый фильтр; полоса пропускания; характеристики рассеяния
Compact filters with slot resonators and fast method of its analysis
Rassokhina Yu. V., Krizhanovski V. G., Kovalenko V. A.
Introduction. The investigation of possibility of using the slot resonators in compact microwave filters with Chebyshev characteristic is the aim of the work. The constructions on the base of filters-prototypes with sections of length A/16 with narrow rectangular slot resonators in microstrip line ground plane are considered. Main part. On the base of transmission line theory, the fast analyzing technique of such filters by means of ABCD-matrices is proposed (simple theory). The constructions of compact filters with using narrow rectangular slot resonators in microstrip line ground plane numerically analyzed and experimental measurement are proposed. Conclusion. According to the proposed technique, high-impedance sections of transmission line are replaced by physically realizable by width sections of microstrip transmission line with under placed rectangular slot resonators. As the result of filter elements optimization by scattering characteristics even more compact filters are obtained. They suppress parasitic pass-bands and have additional resonant frequencies in their pass-band.
Key words: microstrip line; slot resonator; microwave filter; bandwidth; scattering characteristics
