Волноводные фильтры на основе частотно-селективной поверхности Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

References

1. Gordon M. Coutts: Wideband diagonal quadruple-ridge orthomode transducer for circular polarization detection. IEEE Transactions on antennas and propagation, vol. 59, no. 6, june 2011.

2. Nelson J. G. Fonseca and Peter Rinous: Compact orthomode power divider for high-efficiency dualpolarisation rectangular horn antennas. Antenna and Sub-Millimetre Wave Section, European Space Agency, Noordwijk, The Netherlands, 2009.

3. Masataka Ohira, Hiroyuki Deguchi, Mikio Tsuji, and Hiroshi Shigesawa: novel waveguide filters with mul-

tiple attenuation poles using dual-behavior resonance of frequency-selective surfaces. IEEE Transactions on microwave theory and techniques, vol. 53, no. 11, november 2005.

4. Agostino Monorchio, Giuliano Manara, Umberto Serra, Giovanni Marola, and Enrico Pagana: design of waveguide filters by using genetically optimized frequency selective surfaces. IEEE Microwave and wireless components letters, vol. 15, no. 6, june 2005.

© Крылов Ю. В., Лапин А. Ю., 2014

УДК 621.37

ВОЛНОВОДНЫЕ ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНО-СЕЛЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

А. Ю. Лапин, Ю. В. Крылов

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: unker007@mail.ru

Показана возможность применения частотно-селективной поверхности в волноводных фильтрах. Конструкция фильтра состоит из частотно-селективной поверхности, размещенной в поперечной плоскости прямоугольного волновода, таким образом, обеспечивается фильтрация принимаемого сигнала. Данная конструкция фильтра позволяет использовать ее в системах спутниковой связи.

Ключевые слова: волноводный фильтр, частотно-селективная поверхность, резонансная структура.

WAVEGUIDE FILTERS BASED ON A FREQUENCY-SELECTIVE SURFACE

A. Y. Lapin, Y. V. Krylov

JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: unker007@mail.ru

The possibility of application offrequency-selective surfaces in waveguide filters is shown. The filter design consists of a frequency selective surface located in a transverse plane of the rectangular waveguide so as to protect the filtering of the received signal. This filter design allows its use in satellite communication systems.

Keywords: waveguide filter, frequency-selective surface, the resonance structure.

В настоящее время широко распространено использование волноводных фильтров в антенно-фидерных трактах антенн спутниковой связи. С развитием спутниковых систем связи появляются все более жесткие требования к электрическим параметрам фильтров: потерям в полосе пропускания, уровню заграждения в области подавления и массогабаритным показателям. Поэтому нашли применение фильтры различных конструкций, что обусловлено диапазоном рабочих частот, электрическими и конструктивными требованиями.

На сегодняшний день известны фильтры с асимметричными диафрагмами между объемными резонаторами [1], такие фильтры с использованием объемных резонаторов имеют относительно большие размеры и массу. Однако резонансные структуры могут быть использованы в качестве резонаторов для более

компактных и легких фильтров. Этот тип фильтров состоит из тонких резонансных диафрагм четвертьволновых волноводных секций. Например, у фильтра с резонансной диафрагмой улучшилось внеполосное подавление [2], кроме того, щелевая диафрагма была исследована в виде поперечных сечений для полосового фильтра [3]. Тем не менее такой полосовой фильтр, использующий только диафрагмы, не обеспечивает подавления кратных резонансов, возникающих в полосах заграждения по обе стороны от полосы пропускания. Таким образом, появился новый тип резонатора, имеющий оригинальную резонансную структуру, которая представляет собой частотно-селективную поверхность (ЧСП) [4].

На рис. 1 представлен пример возможности использования частотно-селективной резонансной

Системы управления, космическая навигация и связь

биться требуемой полосы пропускания фильтра. Применение плоских диафрагм на основе ЧСП структур предусматривает разъемное соединение волноводов. Частотная характеристика волноводного фильтра с единичной диафрагмой, показана на рис. 2, а. Для увеличения полосы пропускания и крутизны спада амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) предполагается увеличение количества диафрагм до трех, как показано на рис. 2, б. На рис. 2, б изображено сравнение АЧХ разработанной диафрагмы на основе ЧСП и АЧХ диафрагмы представленной на рис. 1, б. По рис. 2, б видно, что разработанная конфигурация сегментов резонансной структуры обладает большей полосой пропускания и крутизны спада АЧХ.

Рис. 1. Пример волноводного фильтра с ЧСП: а - АЧХ одиночной диафрагмы; б - АЧХ фильтра, состоящего из трех диафрагм

поверхности произвольной области в качестве диафрагмы в волноводном фильтре и его частотные характеристики [5].

На рис. 2, а представлена разработанная конструкция ЧСП диафрагм в волноводном фильтре.

При расчетах использовался диэлектрик, покрытый тонким слоем металлизации. Введение четвертьволновых связей в резонансную структуру диафрагмы позволяет получить не зависящий от частоты фазовый сдвиг ±90о. За счет увеличения количества сегментов, образующих резонансную структуру, увеличивается добротность, что дает уменьшение связи щели с полем. Таким образом, за счет изменения количества резонаторов и щелей на ЧСП диафрагмы можно до-

Рис. 2. Разработанный волноводный фильтр с ЧСП: а - АЧХ одиночной диафрагмы; б - АЧХ фильтра, состоящего из трех диафрагм

Таким образом, для обеспечения требуемой полосы частот, потерь в полосе пропускания, уровня заграждения в области подавления волноводного полосового фильтра возможно применение волноводного фильтра с плоскими диафрагмами с ЧСП. Применение разработанного фильтра позволяет значительно снизить массогабаритные показатели такого фильтра по сравнению с рассмотренными. Также за счет увеличения количества диафрагм и изменения формы резонансных структур можно изменять АЧХ фильтров.

References

1. Arndt F., Duschak T., Papziner U., Rolappe P. Asymmetric iris coupled filters with stopband poles. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Dallas, TX, May 1990, р. 215-218.

2. Piloni M., Ravenelli R., Guglielmi M. Resonant aperture filters in rectangular waveguide. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Anaheim, CA, Jun. 1999, р. 911-914.

3. Seager R. D., Vardaxoglou J. C., Lockyer D. S. Close coupled resonant aperture inserts for waveguide filtering applications. IEEE Microw. Compon. Lett., vol. 11, no. 3, 2001, р. 112-114.

4. Munk B. A. Frequency Selective Surfaces: Theory and Design.New York. Wiley, 2000.

5. Masataka Ohira, Hiroyuki Deguchi, Mikio Tsuji, and Hiroshi Shigesawa: Novel waveguide filters with multiple attenuation poles using dual-behavior resonance of frequency-selective surfaces. IEEE transactions on microwave theory and techniques, vol. 53, no. 11, november 2005.

© Лапин А. Ю., Крылов Ю. В., 2014

УДК 629.7.064.52

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ВТОРИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ПО ИМПЕДАНСНЫМ ЧАСТОТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ*

Д. К. Лобанов, Е. А. Мизрах

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Приведен способ оценки запасов устойчивости вторичных источников питания по импедансным частотным характеристикам.

Ключевые слова: вторичный источник питания, устойчивость, импеданс.

DETERMINATION OF STABILITY OF SECONDARY POWER SUPPLIES USING IMPEDANCE FREQUENCY CHARACTERISTICS

D. K. Lobanov, E. A. Mizrakh

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation

Estimation method to determine stability of secondary power supplies using impedance frequency characteristics is demonstrated.

Keywords: secondary power supply, stability, impedance.

При проведении наземных испытаний систем электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА) возникает задача оценки запасов устойчивости стабилизирующих вторичных источников питания (ВИП). Задача осложняется тем, что ВИП изготовляются и поставляются сторонними организациями в виде законченных изделий без доступа к внутренним сигналам. Таким образом, оценка запасов устойчивости экспериментальным путём может проводиться только с помощью внешних воздействий. В работе предлагается оценивать устойчивость по виду импедансной частотной характеристики (ИЧХ) ВИП, стабилизирующих выходное напряжение (ВИПСН).

Исходя из функциональной схемы для выходного импеданса 7ВИПСН(5) (см. рисунок) ВИПСН можем записать:

7 М-ин (*) - 2вн ) (1)

ЛВИП _ т ( \ ~ ыт / \ , 1 '

1н (*) ^РК (*)+ 1

где = ГУС1(*) ^хх(5) Кдн - ПФ разомкнутого

контура ВИПСН.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Соглашение № 14.577.21.0082).