Моделирование полосно-пропускающих фильтров на основе многослойной технологии
Автор: Фомин Дмитрий Геннадьевич, Даровских Станислав Никифорович, Дударев Николай Валерьевич, Прокопов Игорь Игоревич, Дударев Святослав Валерьевич
Рубрика: Инфокоммуникационные технологии и системы
Статья в выпуске: 1 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
Одной из неотъемлемых составных частей современных радиопередающих устройств являются полосно-пропускающие фильтры, выполняющие функцию ограничения внеполосного и побочного спектра электромагнитного излучения, что является необходимым в рамках плотного распределения полос радиочастот между радиослужбами. Аналогичные функции полосно-пропускающие фильтры выполняют в составе радиоприемных устройств и устанавливаются на входе. При этом они также выполняют функцию согласующего устройства между радиоприемным устройством и антенно-фидерным трактом. В настоящее время известны методы разработки полосно-пропускающих фильтров на основе микрополосковой технологии, обладающей такими достоинствами, как: широкая теоретическая база, технологичность изготовления, широкий выбор диэлектрических оснований, возможность моделирования без использования дорогостоящего программного обеспечения. При этом недостатком микрополосковой технологии является необходимость расширения площади диэлектрических оснований при увеличении числа частотно-селективных звеньев. В настоящее время перспективным направлением реализации полосно-пропускающих фильтров является их конструирование на основе многослойной технологии, позволяющей увеличивать число частотно-селективных звеньев без расширения площади диэлектрических оснований. Цель исследования. Целью настоящей работы является исследование частотно-селективных свойств вариантов конструкции полосно-пропускающего фильтра на основе многослойной технологии, базовым элементом которой является микрополосковый переход. Материалы и методы. Для рассмотренных конструкций полосно-пропускающего фильтра проведено численное электродинамическое моделирование в программе ANSYS HFSS с оценкой зависимости S-параметров в диапазоне частот 0,2-4 ГГц и получено графическое распределение электромагнитного поля в микрополосковом переходе. Результаты. Из результатов проведенного моделирования следует, что рассматриваемые конструкции полосно-пропускающего фильтра характеризуются хорошим согласованием с волновым сопротивлением 50 Ом (КСВН не более 1,5 в широком диапазоне частот), малым затуханием на центральной частоте (не более 0,5 дБ), а также значительным подавлением сигнала вне полосы его пропускания (более 30 дБ). Заключение. Результаты моделирования доказывают возможность практического применения полосно-пропускающих фильтров, разработанных на основе многослойной технологии, в составе радиопередающих устройств современных систем радиолокации и радионавигации.
Многослойная технология, микрополосковый переход, полосно-пропускающий фильтр, s-параметры, моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/147236516
IDR: 147236516 | DOI: 10.14529/ctcr220106
Список литературы Моделирование полосно-пропускающих фильтров на основе многослойной технологии
- Таблица распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации (статистические данные). URL: https://digital.gov.ru/opendata/7710474375-trpch/table/ (дата обращения: 17.12.2021).
- Li-Tian Wang, Yang Xiong, Ming He. Review on UWB Bandpass Filters. In book: UWB Technology – Circuits and Systems. London, IntechOpen. 2019. URL: http://doi.org/10.5772/intechopen.87204 (дата обращения: 17.12.2021).
- Hsu C.-L., Hsu F.-C., Kuo J.-K. Microstrip Bandpass Filters for Ultra-Wideband (UWB) Wireless Communications // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2005. P. 679–682. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2005.1516698.
- Xu L., Zhu T. Design of a Ultra-Wideband (UWB) Filter based on Defected Ground Structure // 2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC). 2015. P. 1–3. https://doi.org/10.1109/APMC. 2015.7413142.
- Han L., Wu K., Zhang X. Development of Packaged Ultra-wideband Bandpass Filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2010. Vol. 58. P. 220–228. https://doi.org/10.1109/TMTT.2009.2036399.
- Wang Y.X., Chen Y.L., Zhou W.H., Yang W.C., Zen J. Dual-Band Bandpass Filter Design Using Stub-Loaded Hairpin Resonator and Meandering Uniform Impedance Resonator // Progress in Electromagnetics Research Letters. 2021. Vol. 95. P. 147–153. doi: 10.2528/PIERL20102102.
- Wu L., Hu P., Li C., Li L., Tang C. A Novel Compact Microstrip UWB BPF with Quad Notched Bands Using Quad-Mode Stepped Impedance Resonator // Progress in Electromagnetics Research Letters. 2019. Vol. 83. P. 51–57. doi: 10.2528/PIERL18123002.
- Gao Y.-Q., Shen W., Wu L., Sun X.-W. Compact Microstrip BPF with High Selectivity Using Extended Tapped Lines // Progress in Electromagnetics Research Letters. 2018. Vol. 80. P. 39–46. doi: 10.2528/PIERL18081303.
- Liu J., Lu J., He Z., Luo T., Ying X., Zhao J. Super Compact Microstrip UWB BPF with Triple-Notched Bands // Progress in Electromagnetics Research Letters. 2018. Vol. 73. P. 61–67. doi: 10.2528/PIERL17110804.
- Фомин Д.Г., Дударев Н.В., Даровских С.Н., Клыгач Д.С., Вахитов М.Г. Особенности применения объемно-модульной технологии в проектировании СВЧ электронных устройств // Ural Radio Engineering Journal. 2021. Т. 5, № 2. С. 91–103. doi: 10.15826/urej.2021.5.2.001.
- Фомин Д.Г., Дударев Н.В., Даровских С.Н. Сверхширокополосный полосно-пропускающий фильтр на основе микрополоскового перехода для обеспечения высокого уровня скрытности инфокоммуникационных систем // Вестник УрФО. Безопасность в информационной сфере. 2021. № 3(41). С. 30–37. doi: 10.14529/secur210304.
- Guo X., Zhu L., Wang J., Wu W. Wideband Microstrip-to-Microstrip Vertical Transitions Via Multiresonant Modes in a Slotline Resonator // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 2015. Vol. 63, no. 6. P. 1902–1909. doi: 10.1109/TMTT.2015.2422695.
- Yang L., Zhu L., Choi W.-W., Tam K.-W. Analysis and design of wideband microstrip-tomicrostrip equal ripple vertical transitions and their application to bandpass filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2017. Vol. 65. P. 2866–2877. doi: 10.1109/TMTT.2017.2675418.
- Kostenetskiy P., Semenikhina P. SUSU Supercomputer Resources for Industry and fundamental Science // 2018 Global Smart Industry Conference (GloSIC), Chelyabinsk, 13–15 November 2018. Chelyabinsk, 2018. P. 1–7. doi: 10.1109/GloSIC.2018.8570068.
- Фомин Д.Г., Дударев Н.В., Даровских С.Н. Сверхширокополосный полосно-пропускающий фильтр на основе многослойного полосково-щелевого перехода // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021, № 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.10.13.
- Pozar D.M. Microwave Engineering. 4th ed. Hoboken: Wiley, 2011. 732 p.
