ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ФИЛЬТРА НА ШПИЛЕЧНЫХ РЕЗОНАТОРАХ С МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ
Аннотация
В задачах проектирования микрополосковых фильтров большую роль играет удачный выбор
начального приближения для значений искомых геометрических размеров элементов фильтра.
Особенно это важно, если проектируемый фильтр обладает новыми конструктивными призна-
ками, и методы синтеза этого устройства еще находятся на стадии разработки. В работе рассматриваются некоторые результаты проектирования полосовых микрополосковых фильтров,
состоящих из противонаправленных шпилечных резонаторов с металлизированным отверстием в
середине каждого резонатора. Такое техническое решение позволяет существенно расширить
полосу заграждения фильтра за счет подавления паразитной полосы пропускания, которая неиз-
бежно формируется в традиционном фильтре на полуволновых шпильках в связи с возникновением
резонанса на удвоенной частоте основной полосы пропускания. Введение в резонатор металлизи-
рованных отверстий приводит к необходимости исследования свойств этих резонаторов и к оп-
ределению потенциальных возможностей полосового фильтра, состоящего из таких резонансных
элементов. Важнейшей характеристикой полосового фильтра, задаваемой в любом техническом
задании на проектирование, является ширина основной полосы пропускания и ее положение на
частотной оси. В работе получены оценки относительной ширины полосы пропускания фильтра в
зависимости от ширины реализуемых значений полоскового проводника, образующего шпильку, и
от зазора между плечами шпильки. В результате определяются потенциальные возможности
рассматриваемых фильтров по реализуемой ими относительной ширине основной полосы пропус-
кания. Под физической реализуемостью фильтра понимается возможность технологически реа-
лизовать значения всех геометрических размеров элементов фильтра, исходя из накладываемых
на них разумных ограничений. Эти ограничения определяются технологическими допусками для
минимальных геометрических размеров и габаритными и частотными ограничениями для макси-
мальных размеров. В работе определен диапазон реализуемых геометрических размеров. Методи-
ка решения задачи синтеза фильтра основана на переходе от фильтра к 2n-полюснику и в рамках
данной работы она используется как инструмент для определения потенциальных возможностей
исследуемых фильтров в электродинамической среде моделирования HFSS. Реализуемые значения
относительной ширины полосы пропускания фильтра лежат в пределах от 10 % до 32 %, что
позволяет отнести данный тип фильтра к устройствам с умеренной шириной полосы пропуска-
ния. Приводятся результаты проектирования фильтров на двух шпилечных резонаторах для слу-
чаев предельно узких и предельно широких полос пропускания.
Литература
izbiratel'nost'yu na osnove poluvolnovykh rezonatorov [Compact microstrip filters with increased frequency
selectivity based on half-wave resonators], Sistemy sinkhronizatsii, formirovaniya i obrabotki
signalov [Systems of synchronization, signal generation and processing], 2020, Vol. 11, No. 2,
pp. 40-44. DOI: 10.1109/SYNCHROINFO49631.2020.9166122.
2. Aristarkhov G.M., Kirillov I.N., Korchagin A.I., Kuvshinov V.V. Kompaktnye vysokoizbiratel'nye
mikropoloskovye fil'try na svernutykh sonapravlennykh shpilechnykh rezonatorakh [Compact highly
selective microstrip filters on folded co-directional stud resonators], Radiotekhnika [Radio engineering],
2021, Vol. 85, No. 4, pp. 126-137. DOI: 10.18127/j00338486-202104-14.
3. Aristarkhov G.M., Arinin O.V., Kirillov I.N. Mnogopolosnye polosno-propuskayushchie mikropoloskovye
fil'try na dvukh sonapravlennykh shpilechnykh rezonatorakh [Multiband band-pass microstrip filters on two
co-directional stud resonators], Sistemy sinkhronizatsii, formirovaniya i obrabotki signalov [Systems of synchronization,
signal generation and processing], 2023, Vol. 14, No. 1, pp. 4-9.
4. Serzhantov A.M. Rezonansnye poloskovye struktury i chastotno-selektivnye ustroystva na ikh osnove s
uluchshennymi kharakteristikami: diss. … d-ra tekhn. nauk [Resonant strip structures and frequencyselective
devices based on them with improved characteristics: dr. of eng. sc. diss.]. Krasnoyarsk, 2015.
5. Belyaev B.A., Serzhantov A.M., Khodenkov S.A. Patent № 2775868 C1. Ros. Federatsiya, 2022.
Vysokoselektivnyy mikropoloskovyy polosno-propuskayushchiy fil'tr [Patent RF, No. 2775868 C1,
2022. Highly selective microstrip band-pass filter]:
6. Belyaev B.A., Serzhantov A.M., Khodenkov S.A. Patent № 2797166 C1. Ros. Federatsiya, 2023.
Mikropoloskovyy polosno-propuskayushchiy fil'tr [Patent RF, No. 2797166 C1, 2023Microstrip bandpass
filter].
7. Patent US5066933. Band-pass filter. Publication Date 19.11.1991.
8. Patent US20020057143. High frequency filter, filter device, and electronic apparatus incorporating the
same. Publication Date 16.05.2002.
9. Xiao F., Norgren M. Compact third-order microstrip bandpass filter using hybrid resonators, Clinics in
colon and rectal surgery. Thieme Medical Publishers, 2011, Vol. 19, pp. 93-106.
10. Agafonov V.M., Labyntsev V.A., Labyntsev A.V. Mikropoloskovyy grebenchatyy fil'tr. A.S. SSSR
№1262602. Opubl. V BI, 1986, № 37 [Microstrip comb filter. USSR No.1262602. Publ. In BI, 1986,
No. 37].
11. Labyntsev A.V., Ignat'ev V.V., Vasil'ev V.V., Mikhaylovskiy Vit. A., Kharlanov D.V. Pro-ektirovanie
fil'tra iz shpilechnykh rezonatorov s metallizirovannymi otverstiyami s pomoshch'yu programmnoy
sistemy [Software system for designing a filter made of hairpin resonators with metallized holes],
Programmnye produkty i sistemy [Software products and systems], 2023, Vol. 36, No. 4, pp. 668-677.
DOI: 10.15827/0236-235X.142.668-677. Available at: http://www.swsys.ru/archive/2023-4.pdf.
12. Obukhovets V.A., Labyntsev A.V., Kharlanov D.V., Ponomarev N.E., Sarzhanov A.N.. Example of
Filter Synthesis on Two Anti-directional Stud Resonators with One Metalized Hole in Each Resonator,
2023 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), 2023, pp. 160-163. DOI:
10.1109/rsemw 58451.2023.10202019.
13. Agafonov V.M., Labyntsev A.V. Sintez mikropoloskovykh grebenchatykh fil'trov [Synthesis of
microstrip comb filters], Izvestiya Vuzov SSSR. Radioelektronika [Izvestiya of Universities of the
USSR, Radioelectronics], 1987, No. 2, pp. 95. The manuscript was deposited in VINITI on 08/29/86.
No.6286-In 86.
14. Agafonov V.M., Labyntsev A.V. Sintez mikropoloskovykh fil'trov zadannoy struktury [Synthesis of
microstrip filters of a given structure. – In the collection: Abstracts of reports], Vsesoyuznaya
nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya «Problemy matematicheskogo modelirovaniya i realizatsii
radioelektronnykh sistem SVCh na ob"emnykh integral'nykh skhemakh: Tezisy dokladov [All-Union
Scientific and Technical Conference "Problems of mathematical modeling and implementation of microwave
radioelectronic systems on volumetric integrated circuits: Abstracts of reports]. Moscow,
1987, pp. 73.
15. Agafonov V.M. Polinomial'nye fil'try SVCh [Polynomial microwave filters], Radiotekhnika i
elektronika [Radio Engineering and Electronics], 1970, Vol. 15, No. 10, pp. 2191-2193.
16. Labyntsev A.V. Passivnye selektivnye ustroystva SVCh na baze mnogomodovykh mikro-poloskovykh
liniy: diss. … kand. tekhn. nauk [Passive selective microwave devices based on multimode microstrip
lines: cand. of eng. sc. diss.]. Taganrog: TRTI, 1987, 201 p.
17. Mattey D.L., Yang L., Dzhons E.M.T. Fil'try SVCh, soglasuyushchie tsepi i tsepi svyazi [Microwave
filters, matching circuits and communication circuits]: transl. from engl., ed. by L.V. Alekseeva and
F.V. Kushnira. Moscow: Svyaz', 1971, 440 p.
18. Labyntsev A.V., Poveshenko L.I., Kharlanov D.V. Two-Stage Design of Microstrip Filters from Arbitrary
Configuration Resonators, 2019 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), 2019,
pp. 172-175. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/document/8792770. DOI: 10.1109/RSEMW.
2019.8792770.
19. Labyntsev A.V., Poveshenko L.I., Kharlanov D.V. Microstrip Filter with Extended Barrier, 2019 Radiation
and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), 2019, pp. 176-179. Available at:
https://ieeexplore.ieee.org/document/8792722. DOI: 10.1109/RSEMW.2019.8792722.
20. Bankov S.E., Kurushin A.A. Raschet antenn i SVCh struktur s pomoshch'yu HFSS Ansoft [Calculation
of antennas and microwave structures using HFSS Ansoft]. Moscow: ZAO «NPP „Rodnik“»,
2009, 256 p.
