И.Е. Бурлаков1, С.Д. Креков2, Д.Ю. Коцан3, Я.Ф. Бальва4

1,2 Сибирский федеральный университет (г. Красноярск, Россия)

3 АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)

4 Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН (г. Красноярск, Россия)

1 burlakovie@kirensky.ru, 2 sdk@kirensky.ru, 3 Denis.kocan28@gmail.com, 4 ya.f.balva@iph.krasn.ru

Постановка проблемы. При проектировании полезной нагрузки современных систем спутниковой связи очень часто встает вопрос о разработке аналоговых узкополосных полосно-пропускающих фильтров с высокими требованиями одновременно к избирательности и неравномерности амплитудно-частотной характеристики (НАЧХ). При этом в фильтрах входной части
радиотракта допускается иметь высокий уровень вносимых потерь, который компенсируется малошумящими усилителями, и высокий уровень КСВ, уменьшаемый за счет вентилей, устанавливаемых на входах фильтра. Вместе с тем необходимо обеспечить малый вес и габаритные размеры фильтра, что значительно осложняет совместное выполнение требований по НАЧХ и избирательности, поскольку приходится использовать миниатюрные резонаторы с малой собственной добротностью, а это существенным образом влияет на обе характеристики. В этих условиях традиционный подход к настройке фильтров, когда максимумы обратных потерь расположены на одном, заданном изначально, низком уровне КСВ, а число минимумов соответствует порядку фильтра, не позволяет синтезировать требуемую АЧХ. Решение следует искать в специальном искажении формы частотной зависимости прямых потерь таким образом, чтобы одновременно выполнялись требования по избирательности и НАЧХ, не обращая внимание при этом на форму обратных потерь.

Цель. Реализовать алгоритм синтеза фильтров-прототипов на сосредоточенных элементах по методу предыскажений и
исследовать влияние степени предыскажений на величину неравномерности АЧХ фильтра и крутизну ее склонов.

Результаты. Проведено исследование влияния степени предыскажения АЧХ фильтра на величину НАЧХ во всей полосе пропускания. Выявлено, что с ростом величины эффективной добротности резонаторов происходит уменьшение НАЧХ во всей полосе пропускания при увеличении крутизны склонов АЧХ, но при этом также происходит и увеличение вносимых потерь.

Практическая значимость. Метод предыскажений позволяет синтезировать фильтр с малой неравномерностью АЧХ во всей полосе пропускания при сохранении высокой избирательности даже при невысоком значении собственной добротности резонаторов.

Бурлаков И.Е., Креков С.Д., Коцан Д.Ю., Бальва Я.Ф. Использование метода предыскажений при проектировании фильтров с малой неравномерностью АЧХ // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 12. С. 17–25. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202312-03

1. Апин М.П., Боков С.И., Бушуев Н.А. и др. СВЧ-фильтры и мультиплексоры для систем космической связи М.: Радиотехника. 2017.
2. Cameron R. Advanced Coupling Matrix Synthesis Techniques for Microwave Filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2003. V. 51. № 1. P. 1–10.
3. Беляков А.Ю., Петров Е.В., Попов В.В., Штейнгарт А.П. Расчет СВЧ полосовых фильтров с частотными характеристиками специального вида // Вестник НовГУ. 2015. № 8 (91). С. 45–51.
4. Беляев Б.А., Лексиков А.А., Тюрнев В.В. Частотно-селективные свойства многозвенных фильтров на регулярных микрополосковых резонаторах // Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49. № 11. С. 1315–1324.
5. Yu M., Tang W-C. , Malarky A., Dokas V., Cameron R. Predistortion technique for cross-coupled filters and its application to satellite communication systems // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2003. V. 51. № 12. P. 2505–2515.
6. Cameron R., Kudsia C., Mansour R. Microwave Filter for Communication Systems: Fundamentals, Design, and Applications // Wiley. 2018. P. 200–205.
7. Livingston R.M. Predistorted waveguide filters for use in communications systems // IEEE G-MTT International Microwave Symposium. 1969. P. 291–297.
8. Williams A.E., Brush W.G., Bonetti R.R. Predistortion technique for multicoupled resonator filters // IEEE Transactions on Microwave Theory Technique. 1985. V. MTT-33. P. 402–407.
9. Yu M., Tang W-C., Cameron R. Novel adaptive predistortion technique for cross coupled filters // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2003. P. 929–932.
10. Izydorczyk J., Chojcan J. Tuning of Coupled Resonator LC Filter Aided by SPICE Sensitivity Analysis // IEEE Region 8 International Conference on Computational Technologies in Electrical and Electronics Engineering. 2008. P. 331–336.
11. Hu H., Wu K-L. An. Adaptive Computer-Aided Design-and-Tuning Scheme for A Predistorted Filter with Uneven-Q Effect // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2013.
12. Yu M., Cameron R., Smith D., Dokas V., Wang Y. Symmetrical Realization for Predistorted Microwave Filters // IEEE MTT-S
    International Microwave Symposium Digest. 2005.