abbr. SJ GMU
ISSN 2657-5841 (printed)
ISSN 2657-6988 (online)
DOI: 10.26408
Rezonatory ze skokową zmianą impedancji charakterystycznej do zastosowań w filtrach mikrofalowych
Stepped-impedance resonators for applications in microwave filters
Abstract:
The first part of the paper presenes structures and properties of stepped-impedance planar linear resonators (SIRs) including their design formulae. Next, most important applications of SIRs to microwave bandpass filters have been discussed. Application of SIRs to combline filters results in a very efficient filter miniaturization as well as in extension of its upper stopband. In the case of ultrawideband (UWB) filters the use of SIRs leads to particularly compact and effective filter structures. SIRs facilitate also the design of multiband bandpass filters which are intended to meet the requirements of contemporary radio communication systems. In any case during the filter's design and modelling the involved circuit discontinuities have to be taken into account. A suitable procedure of microwave CAD program application has been proposed which enables iterative compensation of discontinuity effects, yielding the desired filter characteristics. Its practical use has been demonstrated taking as an example a 3,5 GHz combline filter.
Streszczenie:
W pierwszej części artykułu omówiono struktury i właściwości liniowych planarnych rezonatorów ze skokową zmianą impedancji charakterystycznej (SIR), zamieszczając również zależności służące do ich projektowania. Następnie przedstawiono szczególnie ważne przykłady zastosowań tych rezonatorów w mikrofalowych filtrach pasmowoprzepustowych. Rezonatory SIR wykorzystane w filtrach grzebieniowych umożliwiają znaczną miniaturyzację filtru oraz zwiększenie szerokości górnego pasma zaporowego. W przypadku filtrów ultraszerokopasmowych zastosowanie rezonatorów SIR prowadzi do niezwykle prostych i efektywnych struktur filtrów. Rezonatory SIR ułatwiają również projektowanie filtrów wielopasmowych, ważnych ze względu na wymagania stawiane przez współczesne systemy radiokomunikacyjne. W praktyce w trakcie projektowania i modelowania filtrów konieczne jest uwzględnienie występujących w nich nieciągłości. W związku z tym opracowano procedurę wykorzystania programu komputerowego wspomagającego projektowanie układów mikrofalowych, umożliwiającą iteracyjną kompensację wpływu poszczególnych nieciągłości. Praktyczne wykorzystanie tej procedury wyjaśniono na przykładzie projektu i modelowania filtru grzebieniowego 3,5 GHz.
Słowa kluczowe:
mikrofale
rezonatory ze skokową zmianą impedancji
filtry mikrofalowe
linie transmisyjne
Issue:
Pages:
99
112
Download full text in pdf:
References:
Awai I., Design of multistage combline band-pass filters in layered structures, [w:] Novel Technologies for Microwave and Millimeter-Wave Applications, red. J.F. Kiang, Kluwer Academic Publishers, Boston 2004, s. 83–100,
AWR® Corp., Microwave Office, http://www.awrcorp.com.
Cai P., Ma Z., Guan X., Kobayashi Y., Anada T., Hagiwara G., A Novel Compact Ultra-Wideband Bandpass Filter Using a Microstrip Stepped-Impedance Four-Modes Resonator, IEEE MTT – Int. Symp., 2007, s. 751–754.
Chen C.-F., Huang T.-Y., Wu R.-B., Design of Dual- and Triple-Passband Filters Using Alternatively Cascaded Multiband Resonators, IEEE Transactions Microwave Theory and Techniques, Vol. 54, 2006, No. 9, s. 3550–3558.
Chen Y.-M, Chang S.-F., Chang C.-C., Hung T.-J., Design of Stepped-Impedance Combline Bandpass Filters With Symmetric Insertion-Loss Response and Wide Stopband Range, IEEE Transactions Microwave Theory and Techniques, Vol. 55, 2007, No. 10, s. 2191–2199.
Chramiec J., Formulas for the Design of Combline Filters Using Capacitively Coupled Stepped- Impedance Resonators, rękopis, Akademia Morska w Gdyni, Gdynia 2012.
Chramiec J., Lindner S., Kierunki rozwoju systemów i układów mikrofalowych, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2009.
Ishizaki T., Uwano T., A Stepped Impedance Comb-Line Filter Fabricated by Using Ceramic Lamination Technique, IEEE MTT – Int. Symp., 1994, s. 617–620.
Lim T.B., Sun S., Zhu L., Compact ultra-wideband bandpass filter using harmonic-suppressed multiple-mode resonator, Electronic Letters, Vol. 43, 2007, No. 22, s. 1205–1206.
Lin S.-C., Deng P.-H., Lin Y.-S., Wang C.-H., Chen C.H., Wide-Stopband Microstrip Bandpass Filters Using Dissimilar Quarter-Wavelength Stepped-Impedance Resonators, IEEE Transactions Microwave Theory Techniques, Vol. 54, 2006, No. 3, s. 1011–1018.
Mokhataan M., Bornemann J., Amari S., Folded Compact Ultra-Wideband Stepped-Impedance Resonator Filters, IEEE MTT – Int. Symp., 2007, s. 747–750.
Rogers Corp., RT/duroid® 6002 HF laminates, http://www.rogerscorporation.com.
Sagawa M., Makimoto M., Yamashita S., Geometrical Structures and Fundamental Characteristics of Microwave Stepped-Impedance Resonators, IEEE Transactions Microwave Theory Techniques, Vol. 45, 1997, No. 7, s. 1078–1085.
Shaman H., Hong J.-S., Asymmetric Parallel-Coupled Lines for Notch Implementation in UWB Filters, IEEE Microwave Wireless Components Letters, Vol. 17, 2007, No. 7, s. 516–518.
Shively D., Ultra-Wideband Radio – The New Part 15, Microwave Journal, Vol. 46, 2003, No. 2, s. 132–146.
Sun S., Zhu L., Multimode-Resonator-Based Bandpass Filters, IEEE Microwave Magazine, April 2009, s. 88–98.
Wong S.W., Zhu L., Implementation of Compact UWB Bandpass Filter With a Notch-Band, IEEE Microwave Wireless Components Letters, Vol. 18, 2008, No. 1, s. 10–13.
Yang G.-M., Jin R., Harris V.G., Sun N.X., Small Ultra-Wideband (UWB) Bandpass Filter With Notched Band, 2009, IEEE Microwave Wireless Components Letters, Vol. 18, 2007, No. 3, s. 176–178.
Zhu L., Sun S., Menzel W., Ultra-Wideband (UWB) Bandpass Filters Using Multiple Mode Resonator, IEEE Microwave Wireless Components Letters, Vol. 15, 2005, No. 11, s. 796–798.