Microwave Filters Based on the Structures with Resonators in Parallel Channels as Metamaterial Cells
| Autor: | Ilchenko, Mikhail E., Zhivkov, Alexander P. |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2018 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Наукові вісті НТУУ КПІ; № 6 (2018); 7-21 Научные вести КПИ; № 6 (2018); 7-21 Naukovi Visti NTUU KPI; № 6 (2018); 7-21 |
| ISSN: | 1810-0546 2519-8890 |
| Popis: | Проблематика. Багато властивостей метаматеріалів подібні до тих, які мають фільтри на взаємно розстроєних за частотою і не пов’язаних між собою резонаторах. Як низькочастотні прототипи таких мікрохвильових фільтрів використовуються мостові фільтри. Для подальшої розробки і проектування нових типів метаматеріалів необхідно встановити аналогію між метаматеріалами і фільтрами на взаємно розстроєних за частотою і не пов’язаних між собою резонаторах.Мета досліджень. Створення моделей метаматеріалів на основі режекторних надвисокочастоних (НВЧ) фільтрів на взаємно розстроєних резонаторах, а також на базі низькочастотних прототипів.Методика реалізації. Перевірка еквівалентності характеристик метаматеріалів фільтрам СВЧ на взаємно розстроєних резонаторах, виявлення притаманних їм закономірностей (типи коливань у паралельних каналах, розміщення полюсів загасання вище або нижче смуги пропускання), що проявляються незалежно від типів резонаторів, які використовуються, вивчення можливості використання мостових фільтрів-прототипів для моделювання метаматеріалів.Результати досліджень. Детально досліджено базову модель 8-полюсника з резонаторами в паралельних каналах. Отримано аналітичні вирази для коефіцієнтів передачі та відбиття по всіх входах 8-полюсника. Досліджено 4-полюсники, реалізовані на основі згаданої вище базової моделі. Проведено експериментальні дослідження, які підтвердили адекватність аналітичних моделей. Встановлено аналогію між метаматеріалами і фільтрами СВЧ на взаємно розстроєних резонаторах, показано можливість використання як низькочастотних прототипів мостових смугових фільтрів.Висновки. Для моделювання метаматеріалів можуть бути використані фільтри НВЧ на взаємно розстроєних резонаторах, а як низькочастотні прототипи – мостові смугові фільтри, методики проектування яких добре опрацьовані. Проблематика. Многие свойства метаматериалов похожи на те, что имеются у фильтров на взаимно расстроенных по частоте и не связанных между собой резонаторах. В качестве низкочастотных прототипов подобных микроволновых фильтров используются мостовые фильтры. Для дальнейшей разработки и проектирования новых типов метаматериалов необходимо установить аналогию между метаматериалами и фильтрами на взаимно расстроенных по частоте и не связанных между собой резонаторах.Цель исследований. Создание моделей метаматериалов на основе режекторных сверхвысокочастотных (СВЧ) фильтров на взаимно расстроенных резонаторах, а также на базе низкочастотных прототипов.Методика реализации. Проверка эквивалентности характеристик метаматериалов фильтрам СВЧ на взаимно расстроенных резонаторах, выявление присущих им закономерностей (типы колебаний в параллельных каналах, расположение полюсов затухания выше или ниже полосы пропускания), проявляющихся независимо от используемых типов резонаторов, изучение возможности использования мостовых фильтров-прототипов для моделирования метаматериалов.Результаты исследований. Детально исследована базовая модель 8-полюсника с резонаторами в параллельных каналах. Получены аналитические выражения для коэффициентов передачи и отражения по всем входам 8-полюсника. Исследованы 4-полюсники, реализуемые на основе вышеупомянутой базовой модели. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие адекватность аналитических моделей. Установлена аналогия между метаматериалами и фильтрами СВЧ на взаимно расстроенных резонаторах, показана возможность использования в качестве низкочастотных прототипов мостовых полосовых фильтров.Выводы. Для моделирования метаматериалов могут быть использованы фильтры СВЧ на взаимно расстроенных резонаторах, а в качестве низкочастотных прототипов – мостовые полосовые фильтры, методики проектирования которых хорошо проработаны. Background. Many of the properties of metamaterials are similar to those found in filters with mutually detuned by frequency unrelated resonators. The bridge filters are used as a low-frequency prototypes of such microwave filters. For further development and design of new types of metamaterials it is necessary to establish an analogy between metamaterials and filters with mutually detuned by frequency unrelated resonators.Objective. Creating a model of metamaterials based on the bandstop microwave filters with mutually detuned resonators and on the low-frequency prototypes.Methods. Checking the equivalence of metamaterials characteristics and microwave filters with mutually detuned resonators, identifying their inherent laws (oscillation types in parallel channels, location of the attenuation poles above or below the bandwidth), which appear regardless of the types of resonators, studying the possibility of using prototype bridge filters for modeling of metamaterials.Results. The basic model of an 8-pole network with resonators in parallel channels has been studied in detail. Analytical expressions are obtained for the transmission and reflection coefficients for all inputs of an 8-pole network. The 4-pole networks implemented on the basis of the aforementioned basic model are investigated. Experimental studies are performed that confirm the adequacy of analytical models. An analogy between metamaterials and microwave filters with mutually detuned resonators is established, the possibility of the use as a low-frequency prototype bridge bandpass filters is shown.Conclusions. Microwave filters with mutually detuned resonators can be used for modeling of metamaterials, and bridge bandpass filters – as low-frequency prototypes, which design techniques are well developed. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|