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

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

Розділ

Оригінальні статті