Фазовые характеристики многополосных фильтров и диплексеров СВЧ и поиск перспективных схемно-конструктивных решений их реализации

• Автор: Кершис, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор материалов и постановка задачи

1.1. Варианты построения многополосных фильтров

1.2. Многополосные фильтры с независимой настройкой

центральных частот полос пропускания

1.3. Двухкапальные частотно-разделительные устройства СВЧ

1.4. ФЧХ многополосных фильтров и диплексеров

1.5. Постановка задачи исследований

Глава 2. ФЧХ диплексеров и многополосных фильтров

2.1. Фазочастотные характеристики диплексера
2.2. Фазочастотные характеристики многополосных фильтров
2.3. ФЧХ двухполосного фильтра
2.3.1. ФЧХ двухполосного фильтра с бесконечным числом реактивных элементов
2.3.2. ФЧХ двухполосного фильтра с конечным числом реактивных элементов
2.4. Выводы по результатам исследований в главе
Глава 3. Многополосные фильтры и диплексеры СВЧ
3.1 СВЧ многополосные фильтры с независимой настройкой
центральных частот и полос пропускания
3.1.1. Теория двухчастотного крестообразного резонатора
3.1.2 Влияние геометрии многочастотного резонатора на
его рабочие характеристики
3.2. Пример реализации двухполосного фильтра на основе
двухчастотных резонаторов крестообразной топологии
3.3. Пример реализации диплексера на основе двухчастотных
резонаторов крестообразной топологии
3.4. СВЧ диплексер на основе фильтров нижних и высоких частот с нулями передачи в полосах задерживания
3.4.1. СВЧ фильтр нижних частот с дополнительными нулями передачи в полосе задерживания
3.4.2. СВЧ фильтр высоких частот с дополнительными нулями передачи в полосе задерживания
3.4.3. СВЧ диплексср на основе СВЧ ФНЧ и СВЧ ФВЧ
3.5. Выводы по результатам исследований в главе
Глава 4. Разработка и экспериментальное исследование
4.1. Диплексеры для системы ГЛОНАСС и GPS
4.1.1. Диплексер па паре ФВЧ и ФНЧ
4.1.2. Диплексер на четвертьволновых полосно-пропускающих фильтрах
4.1.3. Диплексер на полуволновых полосно-пропускающих фильтрах
4.2. Двухполосный фильтр для системы ГЛОНАСС и GPS
4.3. Выводы по результатам исследований в главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1. GPS диплексеры DLI и K&L
Приложение 2. GPS фильтры DLI

Введение
За прошедшие двадцать лет информационные технологии достигли небывалых высот и продолжают развиваться и модернизироваться с целыо удовлетворения растущих потребностей человечества в телекоммуникационных услугах. Сегодня проводные технологии способны обеспечивать передачу данных на большие расстояния со скоростью до 1 Тбит/с. Это стало возможным благодаря оптоволоконным линиям и средствам связи. Когда огромные цифровые потоки, курсирующие между глобальными серверами, расположенными в различных частях мира и являющиеся средством распределения потоков между конечным пользователями, достигают точки назначения встает вопрос о принципах дальнейшей передачи информации. В настоящее время это выполняется с помощью проводной или беспроводной технологий. Потребитель, сидящий дома за компьютером, должен иметь одинаковые комфортные условия работы с интернетом как по проводным технологиям типа LAN(Local area network), так и беспроводным - WLAN (Wireless LAN).
Проводная локальная сеть может обеспечивать скорость до 1Гиб/с, используя качественные витые пары шестой категории, где каждая пара проводников экранирована и отделена от соседней. Подключение к глобальной сети средствами WLAN пока не может обеспечить таких скоростей по ряду причин: во-первых, в силу физических особенностей распространения сигнала по радиоканалу, который отличается низкой помехозащищенностью и высокими потерями, во-вторых, аппаратура связи должна быть широкополосной и устойчивой к внешним помехам, в-третьих, дальность работы ограничена мощностью передатчика, радиогоризонтом, а также местными препятствиями.
В 1928 г. Р. Хартли вывел соотношение между полосой пропускания, временем передачи и информационной емкостью канала связи:
C~Bt, (1)
где С- информационная емкость капала связи [бит/с], /-время передачи [с], В - полоса пропускания [Гц].

1.4. ФЧХ многополосных фильтров и днплскссров
Для увеличения скорости передачи информации на каждый компонент схемы в составе широкополосных телекоммуникационных и навигационных систем накладываются существенные требования по производительности, компактности и потреблению в цифровой части, а в аналоговой большое внимание, помимо всего прочего, уделяется линейности радиочастотного тракта. МФ и ЧРУ должны быть не только избирательными, легко настраиваемыми и компактными, но также иметь линейную фазочастотную характеристику в полосах пропускания. Так, например, в радиоприемных устройствах, рассчитанных на работу с сигналами ГЛОНАСС, используется крупногабаритные ЧРУ, состоящие из нескольких фильтров с шириной полосы пропускания до 20МГц, включенных параллельно и настроенных па диапазоны L1 и L2. Применяются они по двум основным причинам: во-первых, эти фильтры обладают минимальными потерями в полосах пропускания, во-вторых обладают квазилинейной фазочастотной характеристикой. Достигается это за счет использования фильтров с характеристиками Баттерворта или Бесселя (Гаусса).
В системах цифрового телевидения DVB-T/T2/S/I1 для передачи видео высокого разрешения применяются алгоритмы по обеспечению высокой степени сжатия видео потока на основе кодеков MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, уплотненные виды модуляции, типа OFDM с 16к и 32к поднесущими, каждая из которых модулируется с использованием QAM-64. Все это делается с целью увеличения пропуск- ной способности канала связи с сохранением основных параметров качества передачи информации - количества ошибочных битов, принятых за единицу времени (BER), вероятности приема ошибочного бита (РД, а также величины вектора ошибки (MER). В таких системах ширина спектра мощности сигнала на одни канал достигает величины 8 МГц. Для работы с такими сигналами недостаточно использовать фильтры с высокой избирательностью, они должны обладать еще и высокой степенью линейности ФЧХ, а значит и постоянством группового времени задерживания. Задержка одной и более поднесущих в сигнале по фазе повлечет