Синтез хвилеводно-планарних фільтрів на резонаторах зі ступінчастою зміною імпедансу

Abstract

The paper presents the results of the development of E-plane filters with inhomogeneous resonators, proposed by the authors recently. The characteristic of the proposed filters demonstrates the attenuation poles, which significantly improves selective properties in stopband. The nature and behavior of it has been carefully discussed. The paper also presents the proposed method of direct filter synthesis, which allows to obtain the dimensions of the elements of the topology which, in the worst case, require only minor changes in the procedure of their optimization. The influence of losses on the characteristics of the filter was researched in detail. For this purpose the quality factor of filter resonators was measured in the eight-millimeter wavelength range. According to the calculations, a four-cavity filter with a central frequency f0 = 30 GHz and a bandwidth of Δf = 2 GHz was manufactured and measured. The measured characteristics of the filter satisfactorily coincide with the results of simulation of its characteristics. The losses in the bandwidth do not exceed 1 dB – a value that is only 0.4÷0.5 dB higher than the loss of a similar filter with homogeneous resonators. In general, the results obtained in this work show that this new class of E-plane filters can successfully replace the known E-plane filters in cases where the significant (up to 30 %) reducing of their size and improvement of the selective properties is necessary. The use of proposed filters guarantees the by significant expanding of the stopband and increasing of the attenuation in it.В работе представлены результаты разработки волноводно-планарных фильтров на неоднородных резонаторах, недавно предложенных авторами. Тщательно исследована природа характерного для этих фильтров полюса характеристики затухания, который существенно улучшает селективные свойства в полосе частот заграждения. Выявлены факторы, влияющие на частоту указанного полюса. В работе изложена предложенная методика прямого синтеза фильтра,которая позволяет получить размеры элементов топологии, которые, в худшем случае, требуют лишь незначительных изменений в процедуре их оптимизации. Подробно исследовано влияние потерь на характеристики фильтра, для чего измерена добротность его резонаторов в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн. Согласно расчетам был изготовлен и исследован чотирьохрезонаторний фильтр с центральной частотой f0 = 30 ГГц и полосой частот пропускания Δf = 2 ГГц. Измеренные характеристики фильтра удовлетворительно совпадают с результатами симуляции его характеристики. При этом потери в полосе частот пропускания не превышают 1 дБ – величину, которая всего на 0,4÷0,5 дБ превышает потери аналогичного фильтра на однородных резонаторах. В целом, полученные в работе результаты показывают, что этот новый класс волноводно-планарных фильтров с успехом может заменить известные фильтры волноводно-планарной конструкции в тех случаях, когда необходимо существенно (до 30 %) уменьшить их размеры и улучшить селективные свойства путем значительного расширения полосы частот заграждения и увеличения внесенного в ней затухания.В роботі представлені результати розробки хвилеводно-планарних фільтрів на неоднорідних резонаторах, запропонованих авторами нещодавно. Ретельно досліджена природа характерного для цих фільтрів полюса характеристики загасання, який суттєво покращує вибіркові властивості у смузі частот загородження. Виявлені фактори, які впливають на частоту зазначеного полюса. В роботі викладена запропонована методика прямого синтезу фільтра, що дозволяє отримати розміри елементів топології які, в гіршому випадку, потребують лише незначних змін в процедурі їх оптимізації. Детально досліджений вплив втрат на характеристики фільтра, для чого виміряно добротність його резонаторів у восьмиміліметровому діапазоні довжин хвиль. Згідно з розрахунками був виготовлений і досліджений чотирьохрезонаторний фільтр з центральною частотою f0 = 30 ГГц і смугою частот пропускання Δf = 2 ГГц. Виміряні характеристики фільтра задовільно збігаються з результатами симуляції його характеристики. При цьому втрати в смузі частот пропускання не перевищують 1 дБ – величину, яка лише на 0,4÷0,5 дБ перевищує втрати аналогічного фільтра на однорідних резонаторах. В цілому, отримані в роботі результати показують, що цей новий клас хвилеводно-планарних фільтрів з успіхом може замінити відомі фільтри хвилевідно-планарної конструкції в тих випадках, коли необхідно суттєво (до 30 %) зменшити їх розміри і покращити селективні властивості шляхом значного розширення смуги частот загородження і збільшення внесеного в ній загасання

    Similar works