Улучшение внеполосных характеристик волноводно-планарных Е-плоскостных фильтров

Автор(и)

  • Михаил Юрьевич Омельяненко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6307-0220
  • Тарас Владимирович Романенко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Ukraine https://orcid.org/0000-0001-5157-3739
  • Сергей Яковлевич Жук Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-0046-8450
  • Ольга Васильевна Туреева Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Ukraine https://orcid.org/0000-0001-9321-9770

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021020011

Ключові слова:

полосно-пропускающий фильтр СВЧ, гибридно-интегральная схема СВЧ, миллиметровый диапазон

Анотація

В статье представлены результаты разработки новых волноводно-планарных фильтров с высокими параметрами избирательности. Новые фильтры на свернутых металлических структурах с полюсами характеристики затухания, ориентированные на улучшение селективности вблизи полосы пропускания фильтра, выполнены по полностью симметричной топологии, что улучшает воспроизводимость характеристик, технологичность, и снижает стоимость при производстве. Предложенные в работе фильтры на металло-диэлектрических структурах построены на резонаторах со ступенчатым изменением импеданса с сохранением топологии типа «in-line». Они позволяют гарантированно расширить полосу заграждения до границ рабочей полосы частот волновода и значительно увеличить уровень вносимого заграждения, по сравнению с исходными фильтрами на однородных резонаторах. При этом типичная степень сокращения линейных размеров фильтра составляет ~30%. Также показано, что предложенные фильтры формируют полюс характеристики затухания вдали от полосы пропускания фильтра, что позволяет достичь высокой степени заграждения при малом числе резонаторов. Измеренные характеристики изготовленных образцов фильтров хорошо согласуются с результатами симуляции.

Посилання

Y. Konishi, K. Uenakada, N. Yazawa, N. Hoshino, “New microwave components with mounted planar circuit in waveguide,” NHK Lab. Note, no. 163, p. 2, 1973.

Y. Konishi, “12-GHz-band FM receiver for satellite broadcasting,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 26, no. 10, pp. 720–725, 1978, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1978.1129476.

Y. Konishi, “Planar circuit mounted in waveguide used as a downconverter,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 26, no. 10, pp. 716–719, 1978, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1978.1129475.

J. Bornemann, “A new class of E-plane integrated millimeter-wave filters,” in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1989, pp. 599–602, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.1989.38798.

P. Kozakowski, A. Deleniv, “New resonator arrangement for reduced size E-plane filters,” in 2011 IEEE MTT-S International Microwave Symposium, 2011, pp. 1–1, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2011.5973388.

P. Kozakowski, A. Deleniv, “All metal insert E-plane filter with integrated extracted pole resonator,” in 2012 42nd European Microwave Conference, 2012, pp. 168–171, doi: https://doi.org/10.23919/EuMC.2012.6459195.

E. Doumanis, G. Goussetis, J. Huurinainen, “Transmission zero realization in E-plane filters by means of I/O resonator tapping,” in 2016 46th European Microwave Conference (EuMC), 2016, pp. 767–770, doi: https://doi.org/10.1109/EuMC.2016.7824456.

S. Amari, J. Bornemann, “Using frequency-dependent coupling to generate finite attenuation poles in direct-coupled resonator bandpass filters,” IEEE Microw. Guid. Wave Lett., vol. 9, no. 10, pp. 404–406, 1999, doi: https://doi.org/10.1109/75.798030.

L. Codecasa, G. G. Gentili, M. Politi, “Exploiting port responses for wideband analysis of multimode lossless devices,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 68, no. 2, pp. 555–563, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2019.2952853.

N. Suntheralingam, D. Budimir, “Enhanced waveguide bandpass filters using S-shaped resonators,” Int. J. RF Microw. Comput. Eng., vol. 19, no. 6, pp. 627–633, 2009, doi: https://doi.org/10.1002/mmce.20373.

D. Budimir, O. Glubokov, M. Potrebić, “Waveguide filters using T-shaped resonators,” Electron. Lett., vol. 47, no. 1, p. 38, 2011, doi: https://doi.org/10.1049/el.2010.2958.

J. Y. Jin, X. Q. Lin, Y. Jiang, L. Wang, Y. Fan, “A novel E-plane substrate inserted bandpass filter with high selectivity and compact size,” Int. J. RF Microw. Comput. Eng., vol. 24, no. 4, pp. 451–456, 2014, doi: https://doi.org/10.1002/mmce.20785.

O. Glubokov, D. Budimir, “Extraction of generalized coupling coefficients for inline extracted pole filters with nonresonating nodes,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 59, no. 12, pp. 3023–3029, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2011.2168967.

N. Mohottige, O. Glubokov, U. Jankovic, D. Budimir, “Ultra compact inline E-plane waveguide bandpass filters using cross coupling,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 64, no. 8, pp. 2561–2571, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2016.2578329.

O. Glubokov, D. Budimir, “Compact filters using metal-dielectric inserts,” in 2012 42nd European Microwave Conference, 2012, pp. 1103–1106, doi: https://doi.org/10.23919/EuMC.2012.6459337.

J. Y. Jin, X. Q. Lin, Y. Jiang, Q. Xue, “A novel compact E-plane waveguide filter with multiple transmission zeroes,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 63, no. 10, pp. 3374–3380, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2015.2462825.

J. Y. Jin, X. Q. Lin, Q. Xue, “A novel dual-band bandpass E-plane filter using compact resonators,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 26, no. 7, pp. 484–486, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2016.2574818.

J. D. Rhodes, “The generalized direct-coupled cavity linear phase filter,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 18, no. 6, pp. 308–313, 1970, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1970.1127224.

М. Ю. Омельяненко, О. В. Туреева, “Волноводно-планарные фильтры на развернутых структурах,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 31, no. 10, pp. 56–77, 1988.

U. Rosenberg, “New ‘Planar’ waveguide cavity elliptic function filters,” in 25th European Microwave Conference, 1995, 1995, pp. 524–527, doi: https://doi.org/10.1109/EUMA.1995.337014.

E. Ofli, R. Vahldieck, S. Amari, “Novel E-plane filters and diplexers with elliptic response for millimeter-wave applications,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, no. 3, pp. 843–851, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.842506.

М. Ю. Омельяненко, В. И. Цымбал, “Синтез интегральных фильтров на основе частично-заполненных волноводов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 27, no. 5, pp. 65–69, 1984.

М. Г. Ищенко, М. Ю. Омельяненко, О. В. Туреева, “Волноводно-планарные фильтры с подавленными полосами пропускания высшего порядка,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 32, no. 10, pp. 72–77, 1989.

F. Arndt, J. Bornemann, R. Vahldieck, D. Grauerholz, “E-plane integrated circuit filters with improved stopband attenuation (short papers),” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 32, no. 10, pp. 1391–1394, 1984, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1984.1132858.

В. П. Гололобов, М. Ю. Омельяненко, Г. Н. Шеламов, “Волноводно-щелевые резонаторы с несколькими пластинами,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 29, no. 2, pp. 97–98, 1986.

M. Ma, J. Huang, Z. Yu, T. Gan, “A novel E-plane waveguide filter with three metal irises,” Int. J. Infrared Millim. Waves, vol. 24, no. 12, pp. 2181–2187, 2003, doi: https://doi.org/10.1023/B:IJIM.0000009773.84968.d8.

D. Budimir, “Optimized E-plane bandpass filters with improved stopband performance,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 45, no. 2, pp. 212–220, 1997, doi: https://doi.org/10.1109/22.557602.

Y. Chen, S. Chang, C. Chang, T. Hong, W. Lo, “A compact step-impedance combline filter with symmetric insertion-loss response and wide stopband range,” in 2006 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2006, pp. 1209–1212, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2006.249427.

D. Bukuru, K. Song, F. Zhang, Y. Zhu, M. Fan, “Compact quad-band bandpass filter using quad-mode stepped impedance resonator and multiple coupling circuits,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 65, no. 3, pp. 783–791, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2016.2638814.

M. Sagawa, M. Makimoto, S. Yamashita, “Geometrical structures and fundamental characteristics of microwave stepped-impedance resonators,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 45, no. 7, pp. 1078–1085, 1997, doi: https://doi.org/10.1109/22.598444.

M. Omelianenko, T. Romanenko, “E-plane stepped-impedance bandpass filter with wide stopband,” in 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2020, pp. 838–841, doi: https://doi.org/10.1109/ELNANO50318.2020.9088888.

Внутренняя структура предложенного фильтра с Н-образным отверстием связи

Опубліковано

2021-02-28

Як цитувати

Омельяненко, М. Ю., Романенко, Т. В., Жук, С. Я., & Туреева, О. В. (2021). Улучшение внеполосных характеристик волноводно-планарных Е-плоскостных фильтров. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(2), 63–76. https://doi.org/10.20535/S0021347021020011

Номер

Розділ

Статті