RU2407114C1 - Свч-фильтр с регулируемыми положением частотной области пропускания и величиной пропускания в этой области - Google Patents
Свч-фильтр с регулируемыми положением частотной области пропускания и величиной пропускания в этой области Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407114C1 RU2407114C1 RU2009145190/07A RU2009145190A RU2407114C1 RU 2407114 C1 RU2407114 C1 RU 2407114C1 RU 2009145190/07 A RU2009145190/07 A RU 2009145190/07A RU 2009145190 A RU2009145190 A RU 2009145190A RU 2407114 C1 RU2407114 C1 RU 2407114C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- transmission
- area
- voltage
- diode structure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в частотно-селективных устройствах измерительной техники. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности высокоскоростной селекции сигнала в режиме «на проход». Поставленная задача достигается тем, что в СВЧ фильтре частотно-селективный элемент выполнен в виде одномерного волноводного фотонного кристалла с нарушением периодичности в виде измененной толщины и/или диэлектрической проницаемости центрального слоя, а элемент для регулирования затухания выполнен в виде p-i-n-диодной структуры, расположенной после фотонного кристалла по направлению распространения электромагнитной волны и подключенной к источнику питания с регулируемым напряжением. При этом выбором количества и параметров слоев в фотонном кристалле определяется ширина частотной области пропускания, выбором толщины или диэлектрической проницаемости достигается настройка центральной частоты этой области, а регулированием напряжения на p-i-n-диодной структуре - управление коэффициентом пропускания. 8 ил.
Description
Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в частотно-селективных устройствах измерительной техники.
Известны СВЧ-фильтры, принцип действия которых основан на явлении волноводно-диэлектрического резонанса, представляющие собой прямоугольный волновод, включающий диэлектрический образец, частично заполняющий волновод (А.c. 566288 СССР МКИ Н01Р 1/20. Сверхвысокочастотный фильтр. Капилевич Б.Ю., Форганг С.В. Опубл. 25.07.77. Бюл. №27).
К его недостаткам относится невозможность регулировки ослабления в полосе заграждения и узкий диапазон частотной перестройки.
Эти недостатки устранены в СВЧ-фильтре (Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1984. Вып.5. С.36-37), в котором волновод, содержащий продольный диэлектрический вкладыш, смещенный от центра волновода в сторону одной из его узких стенок, введен через вертикальную прорезь в противоположной узкой стенке диэлектрический элемент перестройки. Для регулирования затухания используют поглотитель в виде стержня, расположенного в непосредственной близости от элемента перестройки.
Недостатком этого решения является невозможность высокоскоростной перестройки, что обусловливается необходимостью осуществления механического перемещения регулирующих элементов.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому является устройство, представляющее собой короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода с выемкой в стенке короткозамыкателя, близкорасположенный от него металлический штырь с зазором и расположенный в выемке р-i-n-диод, подключенный к источнику питания с регулируемым напряжением (Высокодобротный низкоразмерный резонатор с электрической перестройкой. Усанов Д.А., Горбатов С.С., Сорокин А.Н., Кваско В.Ю. Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2009, т.52, №9, с.78-80). Это устройство также может использоваться в качестве СВЧ-фильтра.
Недостатком данного устройства является невозможность его использования в режиме «на проход». Этот недостаток резко ограничивает область его применения.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности высокоскоростной селекции сигнала в режиме «на проход».
Поставленная задача достигается тем, что в СВЧ-фильтре, включающем отрезок волновода, содержащий частотно-селективный элемент и элемент для регулирования затухания, согласно решению частотно-селективный элемент выполнен в виде одномерного волноводного фотонного кристалла с нарушением периодичности в виде измененной толщины и/или диэлектрической проницаемости центрального слоя, а элемент для регулирования затухания выполнен в виде р-i-n-диодной структуры, расположенной после фотонного кристалла по направлению распространения электромагнитной волны и подключенной к источнику питания с регулируемым напряжением. Выбором количества и параметров слоев в фотонном кристалле определяется ширина частотной области пропускания, выбором толщины или диэлектрической проницаемости слоев достигается настройка центральной частоты этой области, а регулированием напряжения на р-i-n-диодной структуре - управление коэффициентом пропускания.
Оригинальность предлагаемого решения заключается в использовании комбинации волноводной фотонной структуры в качестве частотно-селективного элемента и р-i-n-диодной структуры в качестве элемента, управляющего затуханием.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами:
Фиг.1. Расположение фотонного кристалла и р-i-n-диодной структуры.
Фиг.2. Экспериментальные зависимости модуля коэффициента прохождения электромагнитного излучения в области окна прозрачности фотонного кристалла для различных значений величины напряжения на р-i-n-диоде, d6=5,0 мм
Фиг.3. Экспериментальные зависимости фазы коэффициента прохождения электромагнитного излучения в области окна прозрачности фотонного кристалла для различных значений величины напряжения на р-i-n-диоде, d6=5,0 мм
Фиг 4. Экспериментальные зависимости модуля коэффициента отражения электромагнитного излучения в области окна прозрачности фотонного кристалла для различных значений величины напряжения на р-i-n-диоде, d6=5,0 мм
Фиг.5. Экспериментальные зависимости фазы коэффициента и отражения электромагнитного излучения в области окна прозрачности фотонного кристалла для различных значений величины напряжения на р-i-n-диоде, d6=5,0 мм
Фиг.6. Экспериментальные зависимости модуля коэффициентов отражения и прохождения электромагнитного излучения на фиксированной частоте, соответствующей минимуму окна прозрачности фотонного кристалла при нулевом напряжении на р-i-n-диоде, от величины напряжения на р-i-n-диоде, для различных значений толщины d6 нарушенного слоя.
Фиг.7. Экспериментальные зависимости фазы коэффициента отражения электромагнитного излучения на фиксированной частоте, соответствующей минимуму окна прозрачности фотонного кристалла при нулевом напряжении на р-i-n-диоде, от величины напряжения на р-i-n-диоде, для различных значений толщины d6 нарушенного слоя.
Фиг.8. Экспериментальные зависимости фазы коэффициента прохождения электромагнитного излучения на фиксированной частоте, соответствующей минимуму окна прозрачности фотонного кристалла при нулевом напряжении на р-i-n-диоде, от величины напряжения на р-i-n-диоде, для различных значений толщины d6 нарушенного слоя.
СВЧ-фильтр представляет собой отрезок волновода, содержащий частотно-селективный элемент и элемент для регулирования затухания. Частотно-селективный элемент выполнен в виде одномерного волноводного фотонного кристалла с нарушением периодичности в виде измененной толщины и/или диэлектрической проницаемости центрального слоя. После фотонного кристалла по направлению распространения электромагнитной волны включен элемент для регулирования затухания, выполненный в виде р-i-n-диодной структуры, подключенной к источнику питания с регулируемым напряжением. Выбором количества и параметров слоев в фотонном кристалле определяется ширина частотной области пропускания, выбором толщины или диэлектрической проницаемости достигается настройка центральной частоты этой области. Для реализации управления величиной пропускания в этой области используется р-i-n-диодная структура.
Пример практической реализации способа.
Реализовывался СВЧ-фильтр 3-сантиметрового диапазона длин волн.
Использовался 11-слойный фотонный кристалл, представляющий собой чередующиеся слои поликора (ε=9.6) толщиной 1 мм и пенопласта (ε=1.1) толщиной 12 мм. В кристалл было введено нарушение в виде уменьшенной до 5.5 мм, 5 мм и 4.5 мм толщины 6-го слоя (пенопласт). Расположение фотонного кристалла и p-i-n-диодной структуры представлено на фиг.1. Для реализации управления величиной пропускания в окне прозрачности использовалась р-i-n-диодная структура типа М34216-1, которая включалась в волноводный тракт совместно после фотонного кристалла. К p-i-n-диодной структуре прикладывалось управляющее напряжение в диапазоне 0-700 мВ, p-i-n-диодная структура и волноводный фотонный кристалл размещались в волноводе 3-сантиметрового диапазона длин волн.
Полученное таким образом устройство включалось в 50-омный коаксиальный тракт векторного анализатора цепей Agilent PNA-L N5230A с помощью коаксиально-волноводных переходов. С помощью этого анализатора измерялись частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения.
Экспериментальные частотные зависимости модуля и фазы коэффициентов отражения и прохождения электромагнитного излучения в области окна прозрачности волноводного фотонного кристалла для различных значений напряжения на p-i-n-диодной структуре при толщине нарушенного шестого слоя d6=5,0 мм представлены на фиг.2-5.
На фиг.6-8 представлены зависимости амплитуды и фазы коэффициентов отражения и прохождения электромагнитного излучения на фиксированной частоте (вблизи минимума окна прозрачности) от величины напряжения на p-i-n-диоде для различных значений толщины d6 нарушенного слоя.
Как следует из результатов, представленных на фиг.2-8, с использованием одномерного фотонного кристалла, содержащего нарушение в периодичности его слоистой структуры в виде измененной толщины центрального слоя, реализован СВЧ-фильтр трехсантиметрового диапазона длин волн с полосой пропускания до 70 МГц на уровне 3 дБ и коэффициентом пропускания, регулируемым в диапазоне от -1,5 дБ до -25 дБ при изменении напряжения прямого смещения на p-i-n-диоде от 0 до 700 мВ.
Анализ фазовых характеристик, представленных на фиг.6-8, показывает, что при изменении напряжения на p-i-n-диодной структуре, приводящем к резкому изменению величины прошедшего и отраженного СВЧ-сигнала, фаза отраженного сигнала в полосе пропускания окна прозрачности на уровне 3 дБ изменяется сравнительно слабо (не более 5°). Такое изменение фазы отраженного сигнала в полосе пропускания окна прозрачности при изменении напряжения питания на p-i-n-диодной структуре позволяет использовать одномерный фотонный кристалл с управляемым p-i-n- диодами пропусканием в качестве СВЧ-фильтра с регулируемым пропусканием с малой величиной фазовой ошибки.
Claims (1)
- СВЧ-фильтр с регулируемыми положением частотной области пропускания и величиной пропускания в этой области, включающий отрезок волновода, содержащий частотно-селективный элемент и элемент для регулирования затухания, отличающийся тем, что частотно-селективный элемент выполнен в виде одномерного волноводного фотонного кристалла с нарушением периодичности в виде измененной толщины и/или диэлектрической проницаемости центрального слоя, а элемент для регулирования затухания выполнен в виде p-i-n-диодной структуры, расположенной после фотонного кристалла по направлению распространения электромагнитной волны и подключенной к источнику питания с регулируемым напряжением, при этом выбором количества и параметров слоев в фотонном кристалле определяется ширина частотной области пропускания, выбором толщины или диэлектрической проницаемости достигается настройка центральной частоты этой области, а регулированием напряжения на р-i-n-диодной структуре - управление коэффициентом пропускания.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145190/07A RU2407114C1 (ru) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Свч-фильтр с регулируемыми положением частотной области пропускания и величиной пропускания в этой области |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145190/07A RU2407114C1 (ru) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Свч-фильтр с регулируемыми положением частотной области пропускания и величиной пропускания в этой области |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2407114C1 true RU2407114C1 (ru) | 2010-12-20 |
Family
ID=44056773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009145190/07A RU2407114C1 (ru) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Свч-фильтр с регулируемыми положением частотной области пропускания и величиной пропускания в этой области |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2407114C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575995C2 (ru) * | 2014-03-13 | 2016-02-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Волноводная структура с разрешенными и запрещенными зонами |
| RU2587405C2 (ru) * | 2014-05-05 | 2016-06-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Низкоразмерный свч фотонный кристалл |
| RU2698561C1 (ru) * | 2018-12-03 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | СВЧ фотонный кристалл |
-
2009
- 2009-12-08 RU RU2009145190/07A patent/RU2407114C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575995C2 (ru) * | 2014-03-13 | 2016-02-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Волноводная структура с разрешенными и запрещенными зонами |
| RU2587405C2 (ru) * | 2014-05-05 | 2016-06-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Низкоразмерный свч фотонный кристалл |
| RU2698561C1 (ru) * | 2018-12-03 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | СВЧ фотонный кристалл |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2839314B1 (en) | Electro-optic distance-measuring device | |
| RU2407114C1 (ru) | Свч-фильтр с регулируемыми положением частотной области пропускания и величиной пропускания в этой области | |
| RU166410U1 (ru) | Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур | |
| RU2771455C1 (ru) | Мультиплексор на основе кольцевого резонатора | |
| Bourgeois et al. | Simple model for the mode-splitting effect in whispering-gallery-mode resonators | |
| Borulko et al. | Eigenfrequencies of periodic and quasiperiodic apodized Bragg structures | |
| RU2349904C1 (ru) | Способ измерения электрофизических параметров структуры "нанометровая металлическая пленка - полупроводниковая или диэлектрическая подложка" | |
| CN108459210B (zh) | 一种无电极结构的无源脉冲电场探测器 | |
| RU2744158C1 (ru) | Способ измерения комплексных диэлектрической и магнитной проницаемостей поглощающих материалов | |
| Saib et al. | Transmission lines on periodic bandgap metamaterials: from microwaves to optics applications | |
| Jha et al. | Planar microwave bragg reflector resonant dielectric sensor | |
| Usanov et al. | Photonic Crystal Waveguides | |
| RU144869U1 (ru) | Устройство для определения диэлектрической проницаемости пластин и толщин нанометровых проводящих пленок | |
| RU2575995C2 (ru) | Волноводная структура с разрешенными и запрещенными зонами | |
| Vugalter et al. | Total internal reflection of backward volume magnetostatic waves and its application for waveguides in ferrite films | |
| Belyaev et al. | Study of Microstrip Models of Band-Pass Filters Based on Superlattices. | |
| Banciu et al. | Millimeter wave and Terahertz investigations on some dielectric materials | |
| RU2517397C1 (ru) | Волноводный фильтр верхних частот | |
| Poddar et al. | NIMS (Negative Index Möbius Strips): Resonator for next generation electronic signal sources | |
| Kazmirenko et al. | Performance limits of the tunable waveguide phase shifter | |
| Belyaev et al. | Selective properties of microstrip filters designed on quarter-wave codirectional hairpin resonators | |
| Itoh | Leaky-wave antenna and band-reject filter for millimeter-wave integrated circuits | |
| Belyaev et al. | Analysis of microstrip analogues of bandpass filters on one-dimensional photonic crystals | |
| Nakrap et al. | Effect of magnetized ferromagnetic film on electrodynamic characteristics of a meander microstrip line | |
| Belyaev et al. | Resonance sensors for measuring dielectric spectra of liquid crystals in a wide frequency range |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161209 |