Разработан полосно-пропускающий фильтр с уникальными характеристиками для телекоммуникационных систем

Исследователи из Сибирского федерального университета и Института физики СО РАН имени Л. В. Киренского предложили новую конструкцию многомодового полоскового резонатора. Применение таких резонаторов позволяет создавать востребованные современными телекоммуникационными системами миниатюрные полосно-пропускающие фильтры с уникальными частотно-селективными свойствами.

Основные результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Technical Physics Letters.

Бурное развитие и широкое распространение телекоммуникационных систем, систем радиолокации, радионавигации и специальной радиоаппаратуры наряду с наличием естественных источников радиоизлучения привело к существенному ухудшению электромагнитной обстановки в окружающем нас пространстве.

Каждое радиоустройство работает в своем диапазоне частот, одновременно создавая радиопомехи для «коллег». Чтобы ослабить уровень помех, можно использовать устройства, которые будут проводить частотную фильтрацию этого «шума». Такие устройства, называемые частотно-селективными — или фильтрами, — используются в радиопередающих устройствах, чтобы ослабить излучаемые ими сигналы вне основной полосы частот. В приемных же устройствах они используются в качестве преселекторов, ослабляющих уровень помех, поступающих от антенны.

Таким образом, радиотехнические фильтры предназначены для выделения электромагнитных колебаний, лежащих в определенных диапазонах частот. Полосы частот, в которых затухание сигнала на выходе фильтра невелико, — это полосы пропускания (прозрачности). Остальные области частот — полосы заграждения (подавления).

Сегодня фильтры повсеместно используются в электронной технике и имеют разнообразные конструкции: широко применяются фильтры на сосредоточенных элементах — катушках индуктивности и конденсаторах; пьезоэлектрические и магнитострикционные фильтры; фильтры на поверхностных акустических волнах.

Однако в диапазоне СВЧ наиболее востребованы фильтры, основу которых составляют взаимодействующие электродинамические резонаторы. Среди большого разнообразия электродинамических резонаторов особое положение занимают полосковые. Они состоят из полосковых проводников, расположенных, как правило, на диэлектрических подложках.

Полосковые резонаторы характеризуются высокой надежностью, миниатюрностью, низкой стоимостью, а главное — высокой технологичностью, что позволяет изготавливать их с применением современной планарной технологии интегральных схем.

«В нашей работе предложена новая конструкция миниатюрного полоскового резонатора на подложке с двухсторонним рисунком полосковых проводников. Благодаря тому, что в резонаторе используются в качестве рабочих несколько мод колебаний, нам удалось не только уменьшить размеры полосно-пропускающих фильтров на основе таких резонаторов, но и значительно улучшить их селективные свойства.

Разработанная коллективом конструкция фильтра демонстрирует уникальную крутизну склонов полосы пропускания и сверхширокую высокочастотную полосу заграждения, которая по уровню −100 дБ (затухание мощности помех составляет десять порядков) простирается до частоты, в пять раз превышающей центральную частоту полосы пропускания.

Фактически это означает лучшую, чем у известных мировых аналогов, селективность. И это позволяет нам повысить защищенность от помех, улучшить качество и дальность передачи информации, например, в системах сотовой и спутниковой связи, радиолокации и радионавигации», — сообщил профессор кафедры радиотехники СФУ Алексей Сержантов.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

СФУ

28 статей

Сибирский федеральный университет — высшее учебное заведение, расположенное в Красноярске. Первый в России федеральный университет. Крупный научно-исследовательский и образовательный центр в России. Крупнейший университет восточной части России.

Показать больше