Анализ двухмодовых резонаторов из отрезков линий передачи

Автор(и)

  • Сергій Миколайович Літвінцев Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна http://orcid.org/0000-0002-6171-0036
  • Олександр Віталійович Захаров Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022040033

Ключові слова:

коэффициент связи, двухмодовый резонатор, уравнение резонанса, область резонанса, одномодовые колебания

Анотація

Предложены три разновидности уравнений резонанса для различных резонаторов, построенных на линиях передачи с сосредоточенными элементами, которые основаны на параметрах четырехполюсника. С помощью этих уравнений установлено, что в известных двухмодовых резонаторах со шлейфом, анализируемых с помощью уравнения резонанса для четных и нечетных мод, треть всех резонансных частот не была ранее учтена. Предложенные уравнения позволили получить два новых двухмодовых резонатора из отрезков линий передачи со всеми короткозамкнутыми концами, которые могут быть практически полезными. Показано, что для описания свойств новых резонаторов неприменим широко используемый метод анализа четно-нечетных мод. Предложенные уравнения резонанса описывают новые свойства некоторых двухмодовых резонаторов. В частности, двухмодовые резонаторы с четвертьволновым шлейфом, помимо двухмодовых колебаний также имеют обычные колебания, причем эти два вида колебаний чередуются между собой. В противоположность, в резонаторах с коротким шлейфом существуют только двухмодовые колебания. Теоретические результаты подтверждены результатами ЕМ моделирования.

Посилання

D. Psychogiou, R. Gomez-Garcia, D. Peroulis, “RF wide-band bandpass filter with dynamic in-band multi-interference suppression capability,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 65, no. 7, pp. 898–902, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2017.2726145.

W. Feng, X. Gao, W. Che, W. Yang, Q. Xue, “High selectivity wideband balanced filters with multiple transmission zeros,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 64, no. 10, pp. 1182–1186, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2015.2482398.

R. Gomez-Garcia, R. Loeches-Sanchez, D. Psychogiou, D. Peroulis, “Multi-stub-loaded differential-mode planar multiband bandpass filters,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 65, no. 3, pp. 271–275, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2017.2688336.

A. Zakharov, S. Rozenko, M. Ilchenko, “Varactor-tuned microstrip bandpass filter with loop hairpin and combline resonators,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 66, no. 6, pp. 953–957, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2018.2873227.

A. Zakharov, M. Ilchenko, “Circuit function characterizing tunability of resonators,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 67, no. 1, pp. 98–107, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2019.2940066.

A. Zakharov, M. Ilchenko, “Unloaded quality factor of transmission line resonators with capacitors,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 67, no. 7, pp. 2204–2215, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2020.2971112.

M. Yuceer, “A reconfigurable microwave combline filter,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 63, no. 1, pp. 84–88, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2015.2504010.

W.-J. Zhou, J.-X. Chen, “High-selectivity tunable balanced bandpass filter with constant absolute bandwidth,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 64, no. 8, pp. 917–921, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2016.2621120.

G. Megla, Dezimeterwellentechnik: Theorie Und Technik Der Dezimeterschaltungen, 4th ed. Leipzig: Fachbuchverlag, 1955.

A. Zakharov, M. Ilchenko, “Coupling coefficients between resonators in stripline combline and pseudocombline bandpass filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 68, no. 7, pp. 2679–2690, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2020.2988866.

A. Zakharov, S. Rozenko, S. Litvintsev, M. Ilchenko, “Trisection bandpass filter with mixed cross-coupling and different paths for signal propagation,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 30, no. 1, pp. 12–15, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2019.2957207.

S. C. Lin, Y. S. Lin, C. H. Chen, “Extended-stopband bandpass filter using both half- and quarter-wavelength resonators,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 16, no. 1, pp. 43–45, 2006, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2005.860014.

J. T. Kuo, E. Shih, “Microstrip stepped impedance resonator bandpass filter with an extended optimal rejection bandwidth,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 51, no. 5, pp. 1554–1559, 2003, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2003.810138.

A. Zakharov, “Parametric and structural-parametric synthesis of nonuniform transmission line resonators,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 68, no. 3, pp. 1055–1067, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2020.3044925.

A. Zakharov, S. Rozenko, L. Pinchuk, S. Litvintsev, “Microstrip quazi-elliptic bandpass filter with two pairs of antiparallel mixed-coupled SIRs,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 31, no. 5, pp. 433–436, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2021.3065394.

M. Makimoto, S. Yamashita, “Compact bandpass filters using stepped impedance resonators,” Proc. IEEE, vol. 67, no. 1, pp. 16–19, 1979, doi: https://doi.org/10.1109/PROC.1979.11196.

M. Makimoto, S. Yamashita, “Bandpass filters using parallel coupled stripline stepped impedance resonators,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 28, no. 12, pp. 1413–1417, 1980, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1980.1130258.

A. Zakharov, S. Rozenko, S. Litvintsev, M. Ilchenko, “Hairpin resonators in varactor-tuned microstrip bandpass filters,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 67, no. 10, pp. 1874–1878, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2019.2953247.

A. Zakharov, “Transmission zeros of trisection and quadruplet bandpass filters with mixed cross coupling,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 69, no. 1, pp. 89–100, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2020.3034663.

L. Gao, T.-W. Lin, G. M. Rebeiz, “Design of tunable multi-pole multi-zero bandpass filters and diplexer with high selectivity and isolation,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 66, no. 10, pp. 3831–3842, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2019.2914170.

A. Zakharov, S. Litvintsev, M. Ilchenko, “Transmission line tunable resonators with intersecting resonance regions,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 67, no. 4, pp. 660–664, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2019.2922429.

I. Wolff, “Microstrip bandpass filter using degenerate modes of a microstrip ring resonator,” Electron. Lett., vol. 8, no. 12, p. 302, 1972, doi: https://doi.org/10.1049/el:19720223.

M. Makimoto, M. Sagawa, “Varactor tuned bandpass filters using microstrip-line ring resonators,” in MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1986, vol. 86, pp. 411–414, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.1986.1132206.

H. Yabuki, M. Sagawa, M. Matsuo, M. Makimoto, “Stripline dual-mode ring resonators and their application to microwave devices,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 44, no. 5, pp. 723–729, 1996, doi: https://doi.org/10.1109/22.493926.

M.-F. Lei, H. Wang, “An analysis of miniaturized dual-mode bandpass filter structure using shunt-capacitance perturbation,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, no. 3, pp. 861–867, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.842504.

H.-J. Tsai, N.-W. Chen, S.-K. Jeng, “Center frequency and bandwidth controllable microstrip bandpass filter design using loop-shaped dual-mode resonator,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 61, no. 10, pp. 3590–3600, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2013.2280129.

C.-H. Wang, Y.-S. Lin, C. H. Chen, “Novel inductance-incorporated microstrip coupled-line bandpass filters with two attenuation poles,” in 2004 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (IEEE Cat. No.04CH37535), 2004, pp. 1979–1982, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2004.1338999.

C.-H. Wu, Y.-S. Lin, C.-H. Wang, C. H. Chen, “Novel microstrip coupled-line bandpass filters with shortened coupled sections for stopband extension,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 2, pp. 540–546, 2006, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.862710.

R.-J. Mao, X.-H. Tang, F. Xiao, “Novel compact quarter-wavelength resonator filter using lumped coupling elements,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 17, no. 2, pp. 112–114, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2006.890332.

L. Athukorala, D. Budimir, “Compact dual-mode open loop microstrip resonators and filters,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 19, no. 11, pp. 698–700, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2009.2032003.

J.-S. Hong, H. Shaman, Y.-H. Chun, “Dual-mode microstrip open-loop resonators and filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 55, no. 8, pp. 1764–1770, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2007.901592.

M.-S. Chung, I.-S. Kim, S.-W. Yun, “Varactor-tuned hairpin bandpass filter with an attenuation pole,” in 2005 Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings, 2005, vol. 4, pp. 1–4, doi: https://doi.org/10.1109/APMC.2005.1606748.

Y.-H. Chun, J.-S. Hong, “Electronically reconfigurable dual-mode microstrip open-loop resonator filter,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 18, no. 7, pp. 449–451, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2008.924922.

W. Tang, J.-S. Hong, “Varactor-tuned dual-mode bandpass filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 58, no. 8, pp. 2213–2219, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2010.2052958.

H.-J. Tsai, B.-C. Huang, N.-W. Chen, S.-K. Jeng, “A reconfigurable bandpass filter based on a varactor-perturbed, T-shaped dual-mode resonator,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 24, no. 5, pp. 297–299, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2014.2306893.

D. Lu, X. Tang, N. S. Barker, M. Li, T. Yan, “Synthesis-applied highly selective tunable dual-mode BPF with element-variable coupling matrix,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 66, no. 4, pp. 1804–1816, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2017.2783376.

E. A. Guillemin, Synthesis of Passive Networks: Theory and Methods Appropriate to the Realization and Approximation Problems. New York: Wiley, 1959.

G. L. Matthaei, L. Young, E. M. T. Jones, Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures. New York: Artech House Books, 1980.

Топология BPF микрополоскового двухмодового BPF с коротким замыканием посередине и с двумя разомкнутыми концами

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-29 — Оновлено 2022-04-29

Як цитувати

Літвінцев, С. М., & Захаров, О. В. (2022). Анализ двухмодовых резонаторов из отрезков линий передачи. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(4), 222–237. https://doi.org/10.20535/S0021347022040033

Номер

Том 65 № 4 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

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.