Оценка электродинамических параметров многослойного полосково-щелевого перехода на основе аппроксимации его эквивалентной схемы фильтром Чебышева I рода
Аннотация
Базовым структурным элементом объемно-модульных СВЧ-устройств является многослойный полосково-щелевой переход, который обеспечивает электромагнитную связь между его слоями в широком диапазоне частот. Известна математическая модель многослойного полосково-щелевого перехода, основанная на применении схемотехнических аналогий элементов его конструкции. Однако в работах, связанных с исследованием его эквивалентной схемы, отражены только амплитудно-частотные зависимости без анализа других электродинамических параметров, таких как фазочастотные характеристики и зависимости входного сопротивления от частоты. Целью настоящей работы является оценка электродинамических параметров многослойного полосково-щелевого перехода на основе его эквивалентной схемы, аппроксимируемой фильтром Чебышева I рода, а также проведение сравнительного анализа результатов схемотехнического и электродинамического его моделирований. При этом сопоставлению результатов моделирований подлежали: 1) амплитудно-фазовые характеристики функций коэффициента отражения и коэффициента передачи; 2) изменение входного сопротивления в диапазоне частот. В результате проведенного исследования установлено, что эквивалентная схема многослойного полосково-щелевого перехода может быть аппроксимирована фильтром Чебышева I рода и по заданным возвратным/вносимым потерям в полосе пропускания и их граничным частотам позволяет определять необходимые волновые сопротивления полосковых и щелевого резонаторов, корректно отражая при этом все его электродинамические характеристики.
Фомин Д. Г., Даровских С. Н. Оценка электродинамических параметров многослойного полосково-щелевого перехода на основе аппроксимации его эквивалентной схемы фильтром Чебышева I рода. Ural Radio Engineering Journal. 2023;7(2):103–122. DOI: 10.15826/urej.2023.7.2.001.
Ключевые слова
Полный текст:
Без имениЛитература
Беляев Б.А., Ходенков С. А., Галеев Р. Г., Шабанов В. Ф. Исследование микрополосковых конструкций широкополосных полосно-пропускающих фильтров. Доклады Академии наук. 2015;461(1):27–33. DOI: 10.7868/S0869565215070105
Губский Д.С., Земляков В. В., Лонкина Д. В. Компактный полосно-пропускающий фильтр на круглом волноводе с двумя T-гребнями. Радиотехника и электроника. 2019;64(1):22–27. DOI: 10.1134/S0033849419010078
Бальва Я.Ф., Сержантов А. М., Ходенков С. А., Иванин В. В., Шокиров В. А. Полосно-пропускающий фильтр со сверхширокой полосой заграждения и уровнем подавления помех более 100 дБ. Сибирский аэрокосмический журнал. 2013;3(49):162–166. URL: https://cyberleninka. ru/article/n/polosno-propuskayuschiy-filtr-so-sverhshirokoy-polosoyzagrazhdeniya-i-urovnem-podavleniya-pomeh-bolee-100-db (дата обращения: 24.02.2023).
Wang Y.X., Chen Y. L., Zhou W. H., Yang W. C., Zen J. DualBand Bandpass Filter Design Using Stub-Loaded Hairpin Resonator and Meandering Uniform Impedance Resonator. Progress in Electromagnetics Research Letters. 2021;95:147–153. DOI: 10.2528/PIERL20102102p
Беляев Б.А., Ходенков С. А., Назаров Г. Г. Микрополосковый сверхширокополосный фильтр девятого порядка. В: Электронные средства и системы управления. Материалы докладов XVI Международной научно-практической конференции (18–20 ноября 2020 г.): В 2 ч. Ч. 1. Томск: В-Спектр; 2020. С. 136–138.
Аристархов Г.М., Звездинов Н. В. Высокоизбирательные одно- и двухрезонаторные микрополосковые фильтры. Радиотехника и электроника. 2017;62(8):819–824. DOI 10.7868/S0033849417080034
Беляев Б.А., Ходенков С. А., Чурикова Т. И. Сверхширокополосный фильтр на микрополосковом многомодовом резонаторе. В: Решетневские чтения: Материалы XXIII Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева (11–15 ноября 2019 г.): В 2 ч. Ч. 1. Красноярск: СибГУ им. М. Ф. Решетнева; 2019. С. 294–295.
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;5(2):91–103. DOI: 10.15826/urej.2021.5.2.001.
Фомин Д.Г., Дударев Н. В., Даровских С. Н., Баранов В. К. Исследование объемного полосково-щелевого перехода с П-образным щелевым резонатором. Ural Radio Engineering Journal. 2020;4(3):277–292. DOI: 10.15826/urej.2020.4.3.002.
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):30–37. DOI: 10.14529/secur210304.
Fomin D.G., Dudarev N. V., Darovskikh S. N. Scattering matrix simulation of the volumetric strip-slot transition and estimation of its frequency properties. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1679(2):1–6. DOI 10.1088/1742–6596/1679/2/022032
Tao Z., Zhu J., Zuo T., Pan L., Yu Y. Broadband microstripto-microstrip vertical transition design. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2016;26:660–662. DOI: 10.1109/ LMWC.2016.2597234
Фомин Д.Г., Даровских С. Н., Дударев Н. В., Прокопов И. И., Дударев С. В. Моделирование полосно-пропускающих фильтров на основе многослойной технологии. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2022;22(1):77–87. DOI: 10.14529/ctcr220106
Pozar D. M. Microwave Engineering. 4th ed. Hoboken, NJ: J. Wiley; 2011; 736 p.
Carlin H.J., Kohler W. Direct synthesis of band-pass transmission line structure. IEEE Trans. Microw. Theory Techn.; 1965;13(5):283–297. DOI: 10.1109/TMTT.1965.1125992
Wu Q., Zhu L. Wideband Impedance Transformers on ParallelCoupled and Multisection Microstrip Lines: Synthesis Design and Implementation. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. 2016;6(12):1873–1880. DOI: 10.1109/TCPMT.2016.2621055
Dolganina N., Ivanova E., Bilenko R., Rekachinsky A. HPC Resources of South Ural State University. In: Sokolinsky L., Zymbler M. (eds) Parallel Computational Technologies. 16th International Conference, PCT 2022, Dubna, Russia, March 29–31, 2022, Revised Selected Papers. Communications in Computer and Information Science. Springer, Cham. 2022;1618:43–55. DOI: 10.1007/978-3-031-11623-0_4.