УПРАВЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ НА РЕЗОНАТОРАХ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

July 2, 2012 by admin Комментировать »

Каток В. Б., Манько А. А. Гэсударственный университет информационно-коммуникационных технологий НИЦЛКС, ул. Соломенская, 7а, Киев 03110, Украина Тел. 248-8592, e-mail: katok@ukrpack.net

Аннотация Разработаны способы управления передаточными характеристиками диэлектрических фильтров, использующих резонаторы бегущей волны, путем введения в их конструкцию экранирующих поверхностей и выбором расстояния между поверхностью и резонатором, а также введением в конструкцию поглощающих материалов.

I.  Введение

В настоящее время интенсивно осваивается миллиметровый диапазон длин волн. Применение в устройствах этого диапазона диэлектрических резонаторов (ДР) позволяет эффективно решать проблему миниатюризации и создания изделий с улучшенными параметрами и характеристиками, которые были ранее недостижимы для традиционных подходов, в частности, при решении задач частотной фильтрации СВЧ-сигналов. ДР конструктивно просто объединяются с пассивными и активными элементами гибридных интегральных схем [1], и в то же время имеют достаточно высокое значение собственной добротности, которое в ряде случаев существенно превышает значение, достигнутое при применении полых металлических резонаторов. Особо высоких значений добротности можно достичь при применении диэлектрических резонаторов бегущей волны [1].

Однако, использование ДР предполагает обеспечение возможности настройки их характеристик. При этом, в отличие от полых резонаторов, применение поршней или винтов, размещающихся в объеме резонатора, исключается.

II.  Основная часть

В работе были проведены исследования путей управления характеристиками фильтров, использующих резонаторы бегущей волны на диэлектрических волноводах, за счет применения металлических поверхностей, частично экранирующих резонатор фильтра. Конструкция фильтров содержит металлическое основание на котором установлен кольцевой диэлектрический резонатор (КДР), выполненный на диэлектрических прямоугольных волноводах (ДПВ), и один или два отрезка ДПВ, связанных с КДР за счет распределенной связи. В случае полоснопропускающего фильтра установлены два отрезка ДПВ, в случае полосно-заграждающего один отрезок ДПВ. Соосно с КДР на металлическое основание установлен круглый металлический экран, который охватывает КДР за пределами области связи. Высота экрана в три раза больше высоты КДР. Экспериментально установлено, что наличие экрана может привести как к улучшению характеристик фильтра, так и к ухудшению, по сравнению с вариантом без экрана (в зависимости от расстояния между КДР и экраном). Максимальное улучшение характеристик наблюдается в том случае если это расстояние равно средней длине волны рабочего диапазона [2]. При наличии оптимально расположенного экрана у режекторного фильтра несколько уменьшаются потери в полосе пропускания и значительно (на 10 дБ и более) увеличиваются потери в полосе запирания.

Подобные измерения были проведены также и для полосно-пропускающего фильтра с частичным экранированием. По сравнению с неэкранированным вариантом, конкретная конструкция с оптимально расположенным экраном имеет следующие преимущества: на 5 дБ уменьшается затухание в полосе пропускания, при этом потери в полосе заграждения уменьшаются на 2-2,5 дБ (рис.1).

Рис. 1. Передаточные характеристики полосового фильтра с наличием (2) и отсутствием (1) оптимально расположенного экрана

Fig. 1. Transmission characteristics of band-pass filter with (2) and without (1) optimal placing screen

Важной проблемой при использовании фильтров является возможность регулирования в процессе настройки их основных параметров. Регулирование характеристик режекторного фильтра, а также их улучшение может быть достигнуто за счет использования веществ с высоким уровнем поглощения электромагнитных волн, например, ферроэпоксида. Образец ферроэпоксида может регулировать уровень затухания в полосе режекции в зависимости от расстояния образца до КДР. Кроме того, уровень затухания в случае наличия образца ферроэпоксида, в полосе режекции будет заметно выше, чем без него. На рис. 2 представлены характеристики режекторного фильтра с использованием поглощающего вещества. Использование ферроэпоксида дает возможность регулировать затухание в полосе режекции в пределах 9-18 дБ. В то же время, затухание в полосе пропускания практически не меняется. Кроме того, в полосе заграждения можно достичь увеличения уровня потерь на 9дБ, по сравнению с конструкцией без поглощающего вещества.

Одной из актуальных проблем конструирования фильтров на диэлектрических волноводах является возможность установления полосы пропускания (заграждения) фильтра в нужном участке диапазона. Возможность настройки полосы пропускания (заграждения) фильтра на нужный участок диапазона достигается за счет введения в конструкцию металлического диска с диаметром, который равен диаметру КДР. При этом диск располагается над резонатором на одной оси с ним . Смещение полосы пропускания (заграждения) достигается за счет изменения расстояния между диском и КДР. При изменении расстояния от 0 до «о центральная частота полосы пропускания фильтра перестраивается приблизительно на 3% в сторону увеличения.

Рис. 2. Передаточные характеристики режекторного фильтра с наличием (2) и отсутствием поглощающего вещества (1)

Fig. 2. Transmission characteristics of band-rejection filter with (2) and without (1) absorption materials

Уровень потерь в полосе пропускания при этом проходит через минимум, что объясняется наличием потерь в металле диска, которые уменьшаются с увеличением расстояния. При этом потери на излучение с ростом расстояния растут. Таким образом, существует оптимальное расстояние между диском и КДР, при котором фильтр имеет минимальные потери, уровень которых заметно ниже (на 0.5-1.5дБ) чем в случае отсутствия диска. Этот факт можно также использовать для дальнейшего снижения потерь в фильтре.

III.  Заключение

Таким образом, за счет использования в конструкции диэлектрического фильтра на КДР частичного экранирования и поглощающего материала можно в достаточно широких пределах изменять его передаточные характеристики, а также такие параметры, как значения резонансных частот.

IV. Список литературы

[1]    Диэлектрические резонаторы / Под. ред.

М. Е. Ильченко,М.: Радио и связь, 1989. 328 с.

[2]    Сверхвысокочастотный фильтр: А.с. 1277254 СССР, МКИ Н 01 Р 1/20 / Каток В. Б., Левченко Е. Г., Манько А. А. № 3843952/24-09; Заявлено 17.01.85; Опубл. 15.12.86, Бюлл. №46.

CONTROL OF CHARACTERISTICS OF DIELECTRIC FILTERS USING TRAVELLING WAVE RESONATORS

V. B. Katok, A. A. Manko State university of communication technology SE CLC, Solomenskaya str., 7a, Kiev 03110, Ukraine tel:248-8592, e-mail: Katok@ ukrpack.net

Abstract Methods of transmission characteristics control for dielectric traveling wave resonator filters is proposed. Methods are based on using of filters metallic screens and absorption materials for design.

I.  Introduction

Development and designing of integral-dielectric filters propose decreasing of losses in the pass-band and increasing of losses in the stop-band of filtering devices and components. Necessity of tuning of resonant frequencies produces demand of control of dielectric filter transmission characteristics.

II.  Main Part

Experimental obtained solutions for characteristics control of dielectric filters using traveling wave resonators is proposed in this work. The construction of filters contain a metal bottom, the ring dielectric resonator (RDR) is placed on it, being fulfilled on dielectric rectangular waveguide (DRW), and one or two segments of dielectric rectangular waveguide bound with RDR at the expense of distributed connection. The round metal screen is installed on metal bottom on line with RDR, it covers RDR outside area of connection. Height of the screen is 3 times more than height of RDR. It is experimentally defined that the availability of the screen can reduce both improvement and deterioration of filter characteristics, in comparison with unscreened variant depending on radius of the screen.

The maximal improvement of the characteristics is observed in the event when the distance between screen and RDR equals to an average wavelength of an operating range

[2]   . Transmission characteristics of the band-pass filter with and without partial screening RDR are represented in Fig. 1.

It is possible to reach control of the characteristics of a rejection filter, and also their improvement at the expense of usage of materials with high-level absorption of electromagnetic waves, for example, Ferro-carbonic-absorber. The sample of an absorber can regulate level attenuation in a rejection band depending on distance of a sample up to RDR. Besides, the level of attenuation, in case of availability of an absorber sample in a band of rejection, will be noticeably more than without it. Transmission characteristics of band-rejection filter with and without absorption material are represented in Fig. 2.

One of actual problems of filters constructing is possibility of transmission band of the filter tuning on the necessary range section. It is reached at the expense of metal disk introduction to filter construction, which diameter is equal to diameter RDR. Thus, the disk allocates above the resonator on one axis with. The displacement of a transmission band is reached at the expense of variation of distance between the disk and RDR. At variation of distance from 0 to perpetuity the center frequency of a filter pass band displaces approximately 3 % in the side of magnifying.

III.  Conclusion

In the work methods of control of dielectric filter characteristics are proposed at the expense of partial screening and using of absorption materials.

АНАЛИЗ СУММАРНО-РАЗНОСТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ВЫСОКОЙ ИДЕНТИЧНОСТЬЮ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Емельяненков Б. Н.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты