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

##submission.downloads##

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

Том 64 № 2 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.