Новая конструкция многомодового полоскового резонатора, разработанная СФУ совместно с коллегами, позволит создавать миниатюрные полосно-пропускающие фильтры с уникальными частотно-селективными свойствами, которые востребованы в телекоммуникационных системах.
Ученые из Сибирского федерального университета и Института физики СО РАН имени Л. В. Киренского разработали новую конструкцию многомодового полоскового резонатора. Использование подобных резонаторов позволяет создавать компактные полосно-пропускающие фильтры с особыми частотными характеристиками, которые востребованы в современных телекоммуникациях.
Полученные в ходе исследования данные были обнародованы в авторитетном научном издании Technical Physics Letters.
Активное развитие и повсеместное внедрение телекоммуникационных систем, радиолокации, радионавигации и специального радиооборудования, а также наличие природных источников радиоизлучения, привели к значительному ухудшению электромагнитной обстановки в окружающей среде.
Радиоустройства функционируют в индивидуальных диапазонах частот, что неизбежно приводит к возникновению радиопомех для других устройств. Для снижения уровня этих помех применяются устройства, осуществляющие частотную фильтрацию, то есть подавляющие нежелательные частоты. Эти устройства, известные как частотно-селективные фильтры, устанавливаются в передающих устройствах для ослабления излучаемых сигналов за пределами основной полосы частот. В приемных же устройствах они выполняют роль преселекторов, уменьшая уровень помех, принимаемых от антенны.
Радиотехнические фильтры используются для выделения электромагнитных колебаний в заданных диапазонах частот. Области частот, в которых сигнал на выходе фильтра практически не ослабляется, называются полосами пропускания. Все остальные частоты составляют полосы заграждения).
В современной электронной технике фильтры получили широкое распространение и отличаются разнообразием конструкций: широко используются фильтры, выполненные на дискретных компонентах, таких как катушки индуктивности и конденсаторы; применяются пьезоэлектрические и магнитострикционные фильтры, а также фильтры на поверхностных акустических волнах.
В диапазоне СВЧ наиболее востребованы фильтры, в основе которых лежат взаимодействующие электродинамические резонаторы. Полосковые резонаторы занимают особое место среди этого разнообразия. Они формируются из полосковых проводников, обычно размещаемых на диэлектрических подложках.
Полосковые резонаторы обладают высокой надежностью, компактными размерами, невысокой стоимостью и, что наиболее важно, высокой технологичностью. Это позволяет производить их с использованием современных методов планарной интеграции, применяемых при изготовлении интегральных схем.
«В представленной работе предлагается инновационная конструкция миниатюрного полоскового резонатора, размещенного на подложке с двухсторонним расположением полосковых проводников. Использование нескольких мод колебаний в резонаторе позволило не только сократить габариты полосно-пропускающих фильтров, основанных на нем, но и существенно повысить их селективность.
Предложенная группой разработчиков конструкция фильтра характеризуется крутыми склонами в области полосы пропускания и широкой полосой заграждения в высокочастотном диапазоне. Уровень затухания помех в этой полосе достигает −100 дБ, а ее ширина охватывает частоты, в пять раз превышающие центральную частоту полосы пропускания.
Это свидетельствует о более высокой селективности по сравнению с известными мировыми аналогами. Благодаря этому удается повысить устойчивость к помехам, улучшить качество и дальность передачи данных, что важно для систем сотовой и спутниковой связи, радиолокации и радионавигации», — отметил профессор кафедры радиотехники СФУ Алексей Сержантов.
Данная работа была осуществлена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.