Разработка методов оптимизации полосно-пропускающих фильтров на двухмодовых микрополосковых резонаторах

• Автор: Довбыш, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Микрополосковые фильтры на двухмодовых резонаторах. Методы оптимизации фильтров
1.1 Фильтры на симметричных двухмодовых резонаторах
1.2. Фильтры на квазиодномерных двухмодовых резонаторах
1.3. Стандартные методы оптимизации фильтров
1.4. Интеллектуальные методы оптимизации фильтров
1.5. Выводы
2 Принципы интеллектуальной оптимизации двухмодовых фильтров
2.1. Цели и задачи интеллектуальной оптимизации фильтров
2.2. Вектор отклонений и процесс оптимизации
2.3. Операторы коррекции. Их физический смысл
2.4. Соответствие физических и конструктивных параметров
2.5. Единственность решения задачи интеллектуальной оптимизации
2.6. Выводы
3 Применение метода оптимизации к конкретным конструкциям двухмодовых фильтров
3.1 Расчётная модель фильтра на прямых резонаторах
3.2 Оптимизация фильтра на прямых резонаторах
3.3 Расчётная модель двухзвенного фильтра на свёрнутых резонаторах
3.4 Оптимизация двухзвенного фильтра на свёрнутых резонаторах
3.5 Расчётная модель трёхзвенного фильтра на свернутых резонаторах
3.6 Оптимизация трёхзвенного фильтра на свернутых резонаторах
3.7 Выводы
4 Исследование микрополосковых двухмодовых фильтров
4.1 Сравнение расчётной модели фильтра на прямых резонаторах с
экспериментом
4.2 Исследование фильтра на прямых резонаторах
4.3 Сравнение расчётной модели двухзвенного фильтра на свёрнутых
резонаторах с экспериментом
4.4 Исследование двухзвенного фильтра на свёрнутых резонаторах
4.5 Сравнение расчётной модели трёхзвенного фильтра на свёрнутых резонаторах с экспериментом
4.6 Исследование трёхзвенного фильтра на свёрнутых резонаторах
4.7 Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Частотно-селективные устройства и в частности фильтры широко применяются в технике сверхвысоких частот (СВЧ). Габариты фильтров, благодаря высокой миниатюрности современных интегральных микросхем, определяют размеры и вес всего устройства. Поэтому важной задачей является разработка фильтров, у которых сохранялся бы разумный компромисс между малыми габаритами и высокими частотно-селективными свойствами. Наилучшим образом эти качества сочетаются в фильтрах на микрополосковых резонаторах. Основным недостатком микрополосковых резонаторов является низкая собственная добротность. В фильтрах она ограничивает крутизну склонов полосы пропускания и увеличивает вносимые потери.
Высокой миниатюрностью и селективностью среди микрополосковых фильтров выделяются фильтры на двухмодовых резонаторах, называемые также двухмодовыми фильтрами. Отличие двухмодовых фильтров от обычных фильтров заключается в том, что при формировании их полосы пропускания участвуют одновременно две моды колебаний от каждого резонатора. Что вдвое увеличивает эффективность использования резонаторов в фильтре. Поэтому требуемую избирательность фильтра можно получить при вдвое меньшем числе резонаторов, и, следовательно, снизить потери в полосе пропускания.
Большое количество публикаций посвящено исследованию микрополосковых фильтров на двухмодовых резонаторах, у которых ширина примерно равна длине (I. Wolff, J. A. Curtis, S. J. Fiedziuszko, J.-S. Hong, M. Matsuo,
H. Yabuki, M. Makimoto, S. Amari, A. Gorur и другие). Синтез и оптимизация таких фильтров мало отличается от синтеза одномодовых фильтров.
Большей миниатюрностью обладают двухмодовые фильтры, у которых ширина резонаторов много меньше длины (Б. А. Беляев, А. А. Лексиков,
А. М. Сержантов, А. А. Александровский, L. Zhu, W. Menzel). Стандартные
совпадали с частотами первых двух мод колебаний реального двухмодового резонатора.
Тогда при интеллектуальной оптимизации, каждому известному оператору, осуществляющему определенную коррекцию резонансных частот резонаторов в одномодовом фильтре, можно сопоставить вполне конкретный оператор, осуществляющий определенную коррекцию резонансных частот мнимых резонаторов в дву хмодовом фильтре.
Аналогично, каждому известному оператору, осуществляющему определенную коррекцию связей резонаторов в одномодовом фильтре, можно сопоставить оператор, осуществляющий в двухмодовом фильтре определенную коррекцию межрезонаторных связей реальных двухмодовых резонаторов одновременно с коррекцией связей между мнимыми одномодовыми резонаторами.
Другими словами, между операторами коррекции одномодовых и двухмодовых фильтров можно установить однозначное соответствие, если их действие описывать в терминах коррекции резонансных частот и связей, соответственно, реальных или мнимых одномодовых резонаторов.
В этом состоит физический смысл действия операторов коррекции, используемых в интеллектуальном методе оптимизации двухмодовых фильтров.
Рассмотрим действия конкретных операторов С, в симметричных фильтрах четвёртого и шестого порядков. Они хорошо известны в случае одномодовых фильтров [46—49]. Для этого обратимся к абстрактным схемам фильтров, представленным на Рис. 15.