ДИПЛЕКСЕР НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРАХ ДЛЯ S- И С-ДИАПАЗОНОВ

February 14, 2013 by admin Комментировать »

Бунин А. В., Вишняков С. В., Геворкян В. М., Казанцев Ю. А., Михалин С. Н., Полукаров В. И. ГОУВПО МЭИ (ТУ) Красноказарменная 14, г. Москва, 111250, Россия Тел./факс: (095) 3621222; e-mail: gvm@emc.mpei.ac.ru

Аннотация – Рассмотрены принципы построения и приведены результаты разработки СВЧ диплексеров на основе открытых диэлектрических резонаторов, обладающие потерями в полосе пропускания шириной2,4…2,7 % не хуже 1,5 дБ и развязкой между каналами более 90 дБ.

I.                                       Введение

Рис. 1. Частотная характеристика ППФ, формирующих каналы ЧРУ.

с развитием потребностей рынка в различных СВЧ устройствах помехоустойчивой дуплексной связи возрастает актуальность создания частотно разделительных устройств (ЧРУ), удовлетворяющих высоким требованиям к комплексу технических характеристик. Например, для диплексеров S-, С- диапазонов современные системы связи предъявляют требования потерь в полосе пропускания 1 – 1,5 дБ, развязки между каналами 80 – 90 дБ, коэффициента прямоугольности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), образующих диплексер фильтров

2,5..          .3,5 по уровню 80-100 дБ; наличия полосы заграждения на уровне 80-100 дБ шириной не менее +10 % от центральных частот каналов. ЧРУ с такими параметрами на основе объемных резонаторов низко технологичны (или дороги) ввиду проблем с обеспечением необходимых добротностей металлических полостей и, кроме того, характеризуются большими массой и габаритами. Существенными преимуществами в этом плане обладают диплексеры на диэлектрических резонаторах.

Fig. 1. Frequency response of the BPF

Известны [1] конструкции диплексеров, включающих в себя Υ-циркулятор, к двум выводам которого подкпючены входы полосно-пропускающих фильтров (ППФ) на диэлектрических резонаторах (ДР) в запредельном волноводе. Основной недостаток таких ЧРУ- дополнительные потери в полосе пропускания, вносимые У-циркулятором. Кроме того, известны диплексеры, в которых сигнал с частотами fi и f 2, поступающий на коаксиальный вход ЧРУ, с помощью штыря возбуждает входные ДР обоих ППФ. Каждый ППФ выполнен на ДР, размещенных планарно, в отрезке запредельного волновода прямоугольного сечения. Недостаток таких ЧРУ в сравнительно низкой избирательности ППФ в сочетании со значительным уровнем потерь в полосе пропускания. Это связано с недостаточной (для относительно широкополосных ППФ) электромагнитной связью штыря возбуждения с входными ДР и недостатками, присущими ППФ, образованным конструкциями с планарным размещением ДР, то есть более узкие полосы пропускания и большие потери, чем у фильтров с соосным размещение резонаторов.

В докладе на примере ЧРУ С-диапазона представлены результаты исследований, по созданию диплексеров, лишенных указанных недостатков.

II.                              Основная часть

Процесс проектирования диплексера включает в себя этапы разработки полосно-пропускающих фильтров каналов и разработку разветвителя каналов (РК). В данном случае рассматривается диплексер.

содержащий 9-звенные ППФ. Разработка конструкции ППФ основывается на выборе вида резонансных звеньев и связей между ними. Применение соответствующего программного обеспечения, на основе численных методов расчета электромагнитных полей, позволяет с приемлемой точностью определить геометрические параметры конструкции ППФ.

В качестве ППФ выбран фильтр, описанный в [2], имеющий малые потери в полосе пропускания, высокий коэффициент прямоугольности и широкую полосу заграждения. Вид типичной частотной характеристики такого фильтра представлен на рис. 1.

Puc. 2. Схематичный вид диплексера:

1 -ДР, 2 – петли связи.

Fig. 2. Schematic diagram of the diplexer:

1 – DR, 2 – coupling loops

Одной из основных проблем проектирования диплексера с параметрами, соответствующими указанным выше, является разработка РК. Численное моделирование РК различных видов, реализующих связь коаксиальной линии с ДР, показало, что достаточный для реализации требуемых параметров уровень связи, при допустимом уровне снижения добротности резонатора, обеспечивается при применении петель связи. Выбранный РК показан на рис.2, он представляет собой Т-разветвление, нагруженное с двух выходов петлевыми элементами связи с ДР. Окончательно положение и форма петель подбирались экспериментально.

Применение в диплексере указанного выше ППФ и петлевого РК позволило реализовать следующие характеристики ЧРУ. Полосы пропускания каналов 2,4 % и 2,7 %. Потери в полосе пропускания не более

1,5    дБ. Развязка между каналами более 90 дБ. Коэффициент прямоугольности АЧХ ППФ по уровню 90 дБ составляет 3…3,2. АЧХ диплексера представлена на рис.З. Паразитные полосы пропускания, расположенные выше рабочей полосы частот, определяются характеристиками ППФ каналов, а в области частот ниже рабочей ПОЛОСЫ – определяются свойствами РК.

Puc. 4. Внешний вид ЧРУ ВУМ.

Fig. 4. Photograph of high-power diplexer

На рис. 4 представлен внешний вид ЧРУ С- диапазона, созданного по рассмотренной схеме, для трактов ВЫСОКОГО уровня мощности (БУМ) до 150 Бт. Техническое решение диплексера такого типа защищено патентом РФ [3].

Рис. 3. Частотная характеристика диплексера. Fig. 3. Frequency response of the diplexer

Ml. Заключение

nators placement.

Представлено техническое решение частотно- разделительного устройства, которое может служить базовой конструкцией диплексеров для трактов с высоким уровнем МОЩНОСТИ. Устройство реализует высокие технические характеристики при сравнительно небольших габаритах и массе. Исследования подтвердили перспективность создания таких диплексеров в диапазоне частот от 2,5 до 7 ГГц.

[1] Безбородов Ю. М., Гасанов Л. Г., Липатов А. А. и др. Обзоры по Электронной технике, Серия 1 «Электроника СВЧ», вып. 4 (786), ЦНИИ «Электроника» МЭП СССР, 1981, с. 53-56.

[2] Полосно-пропускаюш,ий фильтр. Патент на полезную модель RU № 51789 U1, МПК Н 01Р 7/10, Бюл. №6 28.09.05.

[3]                     Диплексер.   Решение от 12.10.2005 о выдаче патента на полезную модель RU по заявке № 2005131525/22 (035334), МПКН01Р7/10, Н01Р1/202.

S, C-BAND DIELECTRIC RESONATOR DIPLEXER

Бип1п А. V., Vishnyakov S. V., Gevorkyan V. М., Kazantsev J. A., Mikhalin S. N., Polukarov V. I.

Moscow Power Engineering Institute Krasnokazarmennaya 14, Moscow, 111250, Russia Ph.: (095) 3621222; e-mail: gvm@vvk2.mpei.ac.ru

Abstract – The principles and results of design of microwave diplexers on dielectric resonators (DR) for high level (over 100W) signals are discussed. Diplexers have insertion losses less than 1.5 dB at 2,4-2,7 % passband and 90 dB isolation between channels.

I.                                         Introduction

Numerous applications require two channel C- or S- band division of high power signals with good isolation between channels (greater than 90dB). Waveguide diplexers with cavity resonators have large sizes and high cost. Well-known diplexer type includes filters on coaxial dielectric resonators placed into the cylinder waveguide with relatively high cutoff frequency and Y- circulator, but circulator increases insertion loses. Other diplexers are based on coaxial excitation section, coupled with planar dielectric resonators, placed into rectangular waveguide. These diplexers have weak suppression of opposite channel and resonators with relatively low Q-factor.

II.                                        Main Part

The first Stage is bandpass filters (BPF) design. For example, for C-band diplexer two BPF were designed with similar characteristics (frequency response is presented in fig. 1).

The most important question is design of coupling sections for the first resonators of the filters. Numerical modeling of different types of coupling sections proves that the coupling coefficient required could be realized with specially shaped coupling loops only. Then, diplexer’s content could be simply shown on fig. 2.

C-band diplexer with 90 dB isolation between channels was designed, based upon the coupling loops. Using coupling sections made it is possible to achieve insertion losses level less than 1.5 dB into 2,4-2,7 % passbands. Frequency responses for both channels are shown on fig.3.

Several diplexers (C and S-band) were designed with similar coupling loops. The view of C-band diplexer for high power applications (power up to 150W) is shown in fig. 4. Principles of the discussed construction were patented (Russian Federation patent [2, 3]).

III.                                       Conclusion

The coupling section for S- and C-band diplexers for wide application area was developed. Computer aided design and technological simplicity of the section decreases cost of diplexers and allow to use effective filters with coaxial dielectric reso

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

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