Search

The development results of new waveguide planar filters with high selectivity are presented in this article. New bandpass filters (BPF) based on folded metal structures have poles of attenuation characteristics near the filter passband and they are focused on selectivity improvement. Filters are designed in a fully symmetrical topology, which improves performance reproducibility, manufacturability, and reduces manufacturing cost. The proposed BPFs on metal-dielectric structures are based on stepped impedance resonators (SIR) with preservation of the “in-line” topology. They allow us to expand the stopband to the boundaries of the waveguide operating passband and significantly increase the insertion loss level in comparison with the original filters based on homogeneous resonators. In this case, the typical filter linear dimension reduction is about of 30%. Also we show, that the proposed filters form the attenuation characteristic pole far from the filter passband, which makes it possible to achieve a high rejection level with a small number of resonators. The measured characteristics of the filter prototypes are in good agreement with simulation results.

A waveguide planar bandpass filter for 2-cm wavelength range (13.5–14.5 GHz) with an ultra-wide stopband (up to the 6th harmonic of the central frequency of the bandwidth) is proposed, developed and experimentally investigated in this article. The filter with a bandwidth is designed on the basis of the antipodal fin-line (AFL) with an extremely high overlap of ridges, which has an overlap size to a waveguide height ratio is equal to 0.773. It allows to significantly reduce the cross-section of the filter waveguide chamber. The compact waveguide planar transformers located on the same substrate are used as the input and output transformers of the filter. It excludes the influence of inaccuracy in the filter structure adjustment relative to the joints with the supply waveguides. Despite the smallness of the resonators longitudinal dimensions in comparison with the half-wavelength in a AFL, the filter synthesis with an acceptable for practice accuracy can be carried out according to Cohn method, modified for its specified feature. At the same time, the decrease in the filter resonators’ intrinsic Q-factor, associated with a strong overlap of the AFL ridges, leads to dimension correction. However, this correction is performed in one of the common program packages of electrodynamic analysis based on the measuring results of the filter resonators’ intrinsic Q-factor.

Introduction. The results of the development of E-plane waveguide bandpass filters with improved selectivity in the stopband are presented. The significant expansion of the stopband and the increase of the attenuation in it was achieved by using of the stepped-impedance resonators (SIR), the planar implementation of which was proposed in this work for the first time. The successful application of the above mentioned resonators in the designs of E-plane waveguide filters was possible by careful study of the properties of SIRs, which revealed the features of their topology and the possibility of their effective calculation. The topology of hybrid integrated circuits (HIC) of E-plane waveguide SIR filters is proposed, and the procedure of their fast calculation is demonstrated by the example of a two-resonator filter. The measured characteristics of the calculated and fabricated samples of the resonator and filter have shown good agreement with the simulation results. The development of HIC SIR filters. The development is based on the investigated properties of stepped-impedance resonators. The characteristics of these resonators are analyzed in three steps. First, the model of the resonator was constructed in terms of the circuit theory without taking into account the diffraction corrections responsible for changing in slot width of the SIR sections, but taking into account the forming reactances. It is revealed that the obtained characteristics only qualitatively coincide with the results of the second stage of analysis of the resonator, on which its topology, as a whole, was treated with FDTD simulator. In particular, the results obtained in terms of circuit theory do not describe the significant difference in the section length of the resonator required to achieve the maximum spacing of its resonant frequencies and the appearance of a transmission zero in the frequency band between them. At the same time, the improvement of this model, performed in the third stage of the SIR analysis, showed the ability to calculate the characteristics of the resonator with this model, which is necessary for the synthesis of the multi-resonator filter. In addition, a comparative analysis of the single-mode and accurate characteristics of the resonator provided an opportunity to explain the appearance of the above mentioned attenuation pole and to identify the factors affecting its position on the frequency axis. The results obtained in the study of SIRs were successfully used in the calculation of a two-resonator SIR filter with the proposed topology. The synthesis of the filter based on the method using K-inverters. This approach made it possible to quickly obtain the initial values ​​of the filter topology element sizes. These sizes almost did not require refinement when optimized by electrodynamics simulator. The simulation results of the filter characteristics coincide with the measurement results for the fabricated samples of the resonator and filter with sufficient to practice accuracy. Summary. The proposed topology of E-plane waveguide stepped-impedance resonators and filters based on them provides a significant improvement in the selective characteristics of this class of filters - a significant expansion of the stopband and increase the attenuation in it. The structure of the filter itself is a hybrid integrated circuit that provides high precision of its manufacture and repeatability of the characteristics of the filters without any operations on tuning the samples. In addition, E-plane waveguide technology enables these filters to be used in the millimeter waves range without significantly performance degradation., В статье изложены результаты разработки новых гибридно-интегральных полосно-пропускающих фильтров коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Фильтры относятся к классу волноводно-планарных, основу которых составляют продольные металлодиэлектрические структуры, помещаемые в Е-плоскости прямоугольного волновода. В отличие от широко применяемых фильтров на продольных индуктивных диафрагмах (так называемых «фильтров на индуктивных полосках») предложенные структуры, построенные на резонаторах со ступенчатым изменением импеданса, обладают значительно более широкими полосами заграждения, а при том же числе резонаторов – значительно большей величиной затухания в ней и, примерно, на четверть меньшими размерами. В работе детально рассмотрены специфические свойства предложенных волноводно-планарных резонаторов со ступенчатым изменением импеданса, а на примере двухрезонаторного фильтра обсуждена процедура быстрого расчета элементов топологии многорезонаторных фильтров на таких резонаторах. Результаты экспериментального исследования характеристик предложенных образцов резонатора и двухрезонаторного фильтра хорошо совпадают с результатами симуляции., Вступ. В роботі представлені результати розробки хвилеводно-планарних фільтрів із покращеними характеристиками селективності в смузі частот загородження фільтра. Значне розширення діапазону частот загородження і збільшення робочого загасання в ній досягнуто за рахунок використання у якості резонаторів фільтра резонаторів із ступінчатою зміною імпедансу (SIR), хвилеводно-планарна реалізація яких запропонована в роботі вперше. Успішне застосування згаданих резонаторів в конструкціях хвилеводно-планарних фільтрів стало можливим завдяки ретельному дослідженню в роботі властивостей хвилеводно-планарних SIR, яке виявило особливості їх топології і можливості їх ефективного розрахунку. В роботі запропонована топологія гібридно-інтегральних схем (ГІС) хвилеводно-планарних SIR-фільтрів і на прикладі дворезонаторного фільтра продемонстровано процедуру їх швидкого розрахунку. Виміряні характеристики розрахованих і виготовлених зразків резонатора і фільтра продемонстрували хорошу відповідність результатам симуляції. Розробка ГІС SIR-фільтрів. Розробка заснована на досліджені властивостей хвилеводно-планарних резонаторів із ступінчатою зміною імпедансу. Аналіз характеристик цих резонаторів проведений у три етапи. На першому дослідження характеристик проведено для моделі резонатора, побудованої в термінах теорії кіл без урахування дифракційних поправок, що відповідають за зміну ширини щілини в секціях SIR, але з врахуванням реактивностей, що формують резонатори. Виявлено, що отримані характеристики лише якісно співпадають з результатами другого етапу аналізу резонатора, на якому його топологія, як цілого, досліджувалась в пакеті програм електродинамічного моделювання. Зокрема, результати, отримані в термінах теорії кіл, не описують значну різницю в довжині секцій резонатора, необхідну для досягнення максимального розносу його резонансних частот і появу полюса характеристики загасання в смузі частот між ними. Водночас, вдосконалення цієї моделі, виконане на третьому етапі аналізу SIR, показало можливість розрахунку характеристик резонатора за цією моделлю, що необхідно для синтезу смуги пропускання багаторезонаторного фільтра. Крім того, порівняльний аналіз одномодової і точної характеристик резонатора надав можливість пояснення появи згаданого полюса загасання і виявлення факторів, що впливають на його положення на частотній вісі. Отримані при дослідженні хвилеводно-планарних SIR результати з успіхом були використані при розрахунку дворезонаторного SIR-фільтра із запропонованою топологією. В основу синтезу фільтра було положено методику, засновану на використанні К-інверторів опорів. Цей підхід надав можливість швидкого отримання таких початкових значень розмірів елементів топології фільтра, що майже не потребували уточнення при їх оптимізації в середовищі електродинамічного моделювання. Результати симуляції характеристик розрахованого фільтра з достатньою для практики точністю співпадають із результатами вимірювань характеристик виготовлених зразків резонатора і фільтра. Висновок. Запропонована топологія хвилеводно-планарних резонаторів із ступінчатою зміною імпедансу і фільтрів на їх основі забезпечує значне покращення селективних характеристик цього класу фільтрів – значне розширення смуги загородження і збільшення робочого загасання в ній. При цьому сама структура фільтра є гібридно-інтегральною схемою, що забезпечує високу точність її виготовлення і повторюваність характеристик фільтрів без будь-яких операцій по настроюванню зразків. Крім того, хвилеводно-планарна технологія забезпечує можливість використання цих фільтрів в міліметровому діапазоні довжин хвиль без суттєвого погіршення характеристик порівняно з отриманими на більш низьких частотах.

The article presents the development results of the hybrid-integrated waveguide-planar amplifier circuit for 8-mm wave range with spatial power combining. Affordable and inexpensive low-noise UMS CHA2494-QEC integrated amplifiers are used in the developed circuit. To improve the efficiency of power combining, new longitudinal probe transition designs from a rectangular waveguide to a coplanar strip line (CSL), and to a microstrip line (MSL), whose dimensions do not exceed 0.4λ 0 , are proposed. As a result of the amplifier electromagnetic system development, a high efficiency of power combining has been achieved up to η ≈ 85%. The paper presents the experimental results of phase-shift keyed signals transmission through the developed amplifier with a signal level that is slightly lower than the level of 1 dB gain compression. On the basis of the proposed model, the amplifier degradation was also theoretically investigated for various failure modes of one of its active elements.

In this article the structure-mechanical properties research results of «Kartalin» ointment are being cited. This ointment shows the evident treatment-preventive activity with occupational and combinational dermatosis. It has been ascertained that the «Kartalin» ointment, being under consideration, appears to be structural liquid with expressive non-Newtonian flow character that is having high viscosity (100—200 Pa/s) and high yield point (20—40 Pa) with the temperature of usage 30—40 °C, which provides long skin protection. The flow properties of the composition are sufficiently time stable, which enables good preparation quality maintenance during long-term storing.