Волноводный квазиэллиптический фильтр на сложных резонансных диафрагмах / Waveguide quasi-elliptic filter on complex resonant diaphragms

Заргано Г.Ф. / Zargano, G.F.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Земляков В.В. / Zemlyakov, V.V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Крутиев С.В. / Krutiev, S.V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Клещенков А.Б. / Kleschenkov, A.B.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Крутиев С.В., Клещенков А.Б. Волноводный квазиэллиптический фильтр на сложных резонансных диафрагмах // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 47–54. DOI: 10.25210/jfop-1901-047054
Zargano, G.F., Zemlyakov, V.V., Krutiev, S.V., Kleschenkov, A.B. Waveguide quasi-elliptic filter on complex resonant diaphragms // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 47–54. DOI: 10.25210/jfop-1901-047054

Аннотация: Предложен новый волноводный полосно-пропускающий квазиэллиптический фильтр. Резонаторы фильтра реализованы в виде тонких металлических плоско-поперечных резонансных диафрагм с апертурой в виде прямоугольного окна с двумя L-образными гребнями. Показано, что амплитудно-частотная характеристика такой сложной диафрагмы обладает одновременно резонансами полного пропускания и полного отражения. Построена эквивалентная электрическая схема эллиптического фильтра пятого порядка и проведено компьютерное моделирование диафрагм, удовлетворяющих амплитудно-частотным характеристикам каждого резонатора. Показано, что для волноводного эллиптического фильтра несколько резонаторов могут располагаться на одной резонансной диафрагме, что дополнительно сокращает продольный размер устройства. Представлены результаты синтеза компактного квазиэллиптического фильтра для прямоугольного волновода WR137 с центральной частотой 6.5 ГГц и полосой пропускания 7.5 %. Общая длина фильтра составила 62 мм.
Abstract: A novel waveguide bandpass quasi-elliptic filter is presented. The resonators of the filter are implemented by thin transverse resonant diaphragms with an aperture in the form of a rectangular window with two metal L-shaped ridges. It is shown that the amplitude-frequency characteristics of such contoured diaphragms demonstrate the frequencies of parallel and series resonances simultaneously. We construct equivalent circuit of the fifth order elliptic filter and provide a computer simulation of the diaphragms satisfying the amplitude-frequency characteristics of each resonator. We show that for waveguide elliptic filters, some resonators can be located on one resonant diaphragm, which further reduces the length of the filter. The synthesis results of compact quasi-elliptic filters for WR137 rectangular waveguide with the central frequency of 6.5 GHz and bandwidth of 7.5% are presented. The total length of the filter is 62 mm.
Ключевые слова: эллиптический фильтр, резонансная диафрагма, сложный контур апертуры, эквивалентная схема, rectangular waveguide, elliptical filter, resonant diaphragm, complex contour aperture, эллиптический фильтр

Литература / References
  1. Габриэльян Д. Д. Вычислительные методы прикладной электродинамики / Габриэльян Д. Д., Заргано Г. Ф., Земляков В. В. и др. М.: Радиотехника, 2009. 160 с.
  2. Zhu, L., Mansour, R.R., and Yu, M. Compact Waveguide Dual-Band Filters and Diplexers // IEEE T. Microwave Theory and Techniques. 2017. No. 65(5). P. 1525-1533.
  3. Ding, J.Q., Shi, S.C., Zhou, K., Zhao, Y., Liu, D., and Wu, W. WR-3 Band Quasi-Elliptical Waveguide Filters Using Higher Order Mode Resonances // IEEE T. Terahertz Science and Technology. 2017. No. 7(3). P. 302-309.
  4. Zhang, Q., Lu, Y. Design of Wide-Band Pseudo-Elliptic Waveguide Filters With Cavity-Backed Inverters // IEEE Microwave and Wireless Components Letter. 2010. No. 20(11). P. 604-606.
  5. Bastioli, S., Marcaccioli, L., and Sorrentino, R. Waveguide Pseudoelliptic Filters Using Slant and Transverse Rectangular Ridge Resonators // IEEE T. Microwave Theory and Technique. 2008. No. 56(12). P. 3129-3136.
  6. Carceller, C., Soto, P., Boria, V., and Guglielmi, M. Capacitive Obstacle Realizing Multiple Transmission Zeros for In-Line Rectangular Waveguide Filters // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2016. No. 26(10). P. 795-797.
  7. Stefanovski Pajovi´c, L.J., Potrebi´c, M.M., Toši´c, D.V., and Cvetkovi´c, Z.Z. Fabrication parameters affecting implementation of waveguide bandpass filter with complementary split-ring resonators // J. Computational Electronics. 2016. No. 15. P. 1462-1472.
  8. Mrvi´c, M.V., Potrebi´c, M.M., and Toši´c, D.V. Compact H-plane dual-band bandstop waveguide filter // J. Computational Electronics. 2017. No. 16. P. 939-951.
  9. ul Haq, T., Khan, M.F., and Siddiqui, O.F. Design and implementation of waveguide bandpass filter using complementary metaresonator // Appl. Phys. A. 2016. No. 122(1). P. 34-38.
  10. Kehn, M.N.M., Quevedo-Teruel, O., and Rajo Iglesias, E. Split-ring resonators loaded waveguides with multiple stopbands // Electronic Lett. 2008. No. 44(12). P. 714.
  11. Bassirian Jahromi, P., Rashed-Mohassel, J. Deformed omega resonator and its application to microwave filter // Microwave Opt. Technology Lett. 2015. No. 57(6). P. 1447-1451
  12. Fallahzadeh, S., Bahrami, H., and Tayarani, M. Very compact bandstop waveguide filters using split-ring resonators and perturbed quarterwave transformers // Electromagnetics. 2010. No. 30(5). P. 482-490.
  13. Kirilenko, A.A., Rud, L.A., and Senkevich, S. Spectral Approach to the Synthesis of Bandstop Filters // IEEE Trans. Microwave Theory and Technique. 1994. No. 42(7). P. 1387-1392.
  14. Zemlyakov, V., Krutiev, S., Tyaglov, M., and Shevchenko, V. A design of waveguide elliptic filter based on resonant diaphragms with a complex aperture // International Journal of Circuit Theory and Applications. 2019. No. 47. P. 55-64.
  15. Земляков В. В., Заргано Г. Ф. Электродинамический анализ проводимости резонансной волноводной плоскопоперечной диафрагмы со сложной апертурой // Известия высших учебных заведений – Радиофизика. 2015. № 7. C. 560-566.
  16. Крутиев С. В., Земляков В. В., Заргано Г. Ф. Волноводный полосно-пропускающий фильтр на сложных резонансных диафрагмах // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 12. C. 1231.