Двосмуговий мікросмужковий балун з різними комплексними опорами навантаження в смугах частот

Автор(и)

  • Валерій Іванович Оборжицький Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-4829-7451
  • Володимир Георгійович Сторож Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-3331-0892
  • Сергій Євгенович Фабіровський Національний університет «Львівська політехніка», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023030044

Ключові слова:

балун, протифазне ділення потужності, симетричний восьмиполюсник, зв’язані мікросмужкові лінії передачі, трансформація комплексного імпедансу, узгодження і розв’язка виходів, розбаланс амплітуди і фази, двосмугова робота

Анотація

У статті запропонована схема і метод розрахунку двосмугового мікросмужкового балуна, який у двох смугах частот поряд з рівноамплітудним і протифазним розподілом сигналу між виходами забезпечує трансформацію комплексних опорів навантаження, різних у цих смугах, у дійсне значення вхідного опору джерела. При цьому досягається узгодження входу і виходів пристрою з високим рівнем розв’язки останніх. Запропонована структура складається з каскадного з’єднання чотирьох відрізків зв’язаних ліній, двох реактивних елементів, що реалізуються шлейфами, і ланки розв’язки виходів, для реалізації якої приведено три варіанти схем. Наявність у схемі елементів, параметри яких можна задавати, забезпечує гнучкість процесу проєктування без обмежень на значення опорів навантаження. Крім того, в процесі розрахунку враховується різниця фазових швидкостей мод мікросмужкових зв’язаних ліній. Для перевірки властивостей запропонованої схеми та методу її проєктування виготовлено та експериментально досліджено мікросмужковий балун на дві робочі смуги частот з середніми значеннями 1,4 ГГц і 2,8 ГГц при різних комплексних опорах навантаження. Результати вимірювань добре узгоджені з результатами електромагнітного моделювання і показують, що в обох смугах розбаланс амплітуд і фаз на виходах балуна не перевищує 1 дБ і 10 градусів відповідно, підтверджуючи доцільність використання запропонованої схеми та методу її проєктування.

Біографії авторів

Валерій Іванович Оборжицький, Національний університет «Львівська політехніка»

Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки и електронної техніки

Володимир Георгійович Сторож, Національний університет «Львівська політехніка»

Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки и електронної техніки

Сергій Євгенович Фабіровський, Національний університет «Львівська політехніка»

Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки и електронної техніки

Посилання

J.-H. Sung et al., “Design method of a dual band balun and divider,” in 2002 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (Cat. No.02CH37278), 2002, pp. 1177–1180, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2002.1011860.

L. K. Yeung, K.-L. Wu, “A dual-band coupled-line balun filter,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 55, no. 11, pp. 2406–2411, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2007.907402.

X. Gao, L. K. Yeung, K.-L. Wu, “A dual-band balun using partially coupled stepped-impedance coupled-line resonators,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 56, no. 6, pp. 1455–1460, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2008.923338.

J. Shao, H. (Bruce) Zhang, C. Chen, S. Tan, K. J. Chen, “A compact dual-band coupled-line balun with tapped open-ended stubs,” Prog. Electromagn. Res. C, vol. 22, pp. 109–122, 2011, doi: https://doi.org/10.2528/PIERC11050205.

F. Huang, J. Wang, L. Zhu, Q. Chen, W. Wu, “Dual-band microstrip balun with flexible frequency ratio and high selectivity,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 27, no. 11, pp. 962–964, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2017.2750021.

E. S. Li, C.-T. Lin, H. Jin, K.-S. Chin, “A systematic design method for a dual-band balun with impedance transformation and high isolation,” IEEE Access, vol. 7, pp. 143805–143813, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2945049.

H. Zhang, Y. Peng, H. Xin, “A tapped stepped-impedance balun with dual-band operations,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 7, pp. 119–122, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2008.921315.

P. Bhowmik, T. Moyra, “Design of a dual-band microstrip balun from the concept of rat-race coupler,” Int. J. Comput. Intell. IoT, vol. 2, no. 2, 2019, uri: https://ssrn.com/abstract=3355553.

R. Gupta, M. H. Maktoomi, V. V. Singh, M. S. Hashmi, “High impedance transforming dual-band balun with isolation and output ports matching,” Prog. Electromagn. Res. Lett., vol. 81, pp. 121–126, 2019, doi: https://doi.org/10.2528/PIERL18111604.

R. Gupta, S. Kairatova, M. Hashmi, G. Nauryzbayev, “A dual-band balun architecture with unequal port-terminations,” in 2020 50th European Microwave Conference (EuMC), 2021, pp. 848–851, doi: https://doi.org/10.23919/EuMC48046.2021.9337973.

W. Zhang, Y. Wu, C. Yu, S. Li, Y. Liu, W. Chen, “Planar compact dual-band balun with flexible frequency ratios,” Electromagnetics, vol. 37, no. 1, pp. 64–72, 2017, doi: https://doi.org/10.1080/02726343.2017.1261313.

Y. Wu, L. Yao, W. Zhang, W. Wang, Y. Liu, “A planar dual-band coupled-line balun with impedance transformation and high isolation,” IEEE Access, vol. 4, pp. 9689–9701, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2016.2640187.

W. Zhang, Y. Wu, W. Wang, X. Shen, “Planar compact dual-band coupled-line balun with high isolation,” China Commun., vol. 14, no. 2, pp. 40–48, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/CC.2017.7868173.

R. Gupta, M. S. Hashmi, M. A. Chaudhary, “Flexible design scheme for a simple dual-band ultra-high impedance transformer and its application in a balun,” IEEE Access, vol. 8, pp. 125745–125754, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3008046.

W. Zhang, Y. Liu, Y. Wu, W. Wang, M. Su, J. Gao, “A complex impedance-transforming coupled-line balun,” Prog. Electromagn. Res. Lett., vol. 48, pp. 123–128, 2014, doi: https://doi.org/10.2528/PIERL14062402.

W. Zhang, Y. Wu, Y. Liu, C. Yu, W. Chen, “Compact coupled‐line balun with complex impedances transformation and high isolation,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 9, no. 14, pp. 1587–1594, 2015, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2014.0775.

M. H. Maktoomi, H. Ren, M. N. Marbell, V. Klein, R. Wilson, B. Arigong, “A wideband isolated real-to-complex impedance transforming uniplanar microstrip line balun for push–pull power amplifier,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 68, no. 11, pp. 4560–4569, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2020.3019003.

Y. C. Leong, K. Sen Ang, C. H. Lee, “A derivation of a class of 3-port baluns from symmetrical 4-port networks,” in 2002 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (Cat. No.02CH37278), 2002, pp. 1165–1168, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2002.1011855.

K. Sen Ang, Y. C. Leong, C. H. Lee, “Analysis and design of miniaturized lumped-distributed impedance-transforming baluns,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 51, no. 3, pp. 1009–1017, 2003, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2003.808677.

X. Liu, Y. Liu, S. Li, F. Wu, Y. Wu, “A three-section dual-band transformer for frequency-dependent complex load impedance,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 19, no. 10, pp. 611–613, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2009.2029732.

I. Prudyus, V. Oborzhytskyy, “Design of dual-band two-branch-line couplers with arbitrary coupling coefficients in bands,” Radioengineering, vol. 23, no. 4, pp. 1099–1108, 2014.

Фотографія балуна, виготовленого за отриманими розмірами

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-03 — Оновлено 2023-12-31

Як цитувати

Оборжицький, В. І., Сторож, В. Г., & Фабіровський, С. Є. (2023). Двосмуговий мікросмужковий балун з різними комплексними опорами навантаження в смугах частот. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(1), 3–17. https://doi.org/10.20535/S0021347023030044

Номер

Том 66 № 1 (2023)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 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.