Г.А. Малютин1

1 Государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) (г. Томск, Россия)

1 НИИ систем электросвязи (г. Томск, Россия)

1 mr.mageorge@yandex.ru

Постановка проблемы. Наличие отражений сигнала на внеполосных частотах в ряде случаев является нежелательным. Особенно это относится к многоканальным системам и к схемам, содержащим нелинейные элементы. Возможность уменьшения отражений при сохранении частотно-селективных свойств приемо-передающего тракта позволяет устранить отрицательное воздействие переотражений на радиоэлектронную аппаратуру. В связи с этим, разработка неотражающих частотно-селективных цепей, а также неотражающих фильтров на их основе является актуальным направлением на сегодняшний день.

Цель. Разработать способ формирования структуры неотражающих распределенно-сосредоточенных цепей на основе построения частотных планов и результатов анализа необходимых физических свойств элементов структурной схемы.

Результаты. Представлены варианты исполнения распределенно-сосредоточенных цепей, обладающих частотно-селектив-ными свойствами и низким уровнем отражений как в полосе прозрачности, так и в полосах запирания. Рассмотрен способ формирования структуры таких цепей, базирующийся на построении частотных планов, а также на анализе необходимых физических свойств элементов структурной схемы. Приведены примеры моделирования и реализации неотражающих распределенно-сосредоточенных цепей, включающих в себя отрезок связанных полосковых линий и буферные резонансные нагрузки в диагональных плечах связанных полосковых линий с различной зависимостью импеданса от частоты. Рассмотрено применение неотражающих цепей для проектирования неотражающих полосно-пропускающих фильтров. Введено понятие «поглотителя» отраженных волн, поступающих на выход от источника отраженных волн, которым может являться полосно-пропускающий фильтр, отражающий внеполосные частоты с коэффициентом отражения, близким к единице.

Практическая значимость. Разработанные модели неотражающих цепей и их реализации могут быть использованы в качестве «ловушек» отраженных волн в СВЧ-трактах, содержащих источники отраженных волн.

Малютин Г.А. Неотражающие распределенно-сосредоточенные частотно-селективные цепи СВЧ: свойства и применение // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 11. С. 72–83. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202511-07

1. Аристархов Г.М., Арсенин А.В. Сверхминиатюрные высокоизбирательные фильтры СВЧ в базисе распределенно-сосредо-точенных структур // Антенны. 2007. Вып. 7(122). C. 49–58.
2. Аристархов Г.М., Аринин О.В. Высокоизбирательные фильтры СВЧ в базисе распределенно-сосредоточенных структур на основе шпилечных резонаторов // Сб. трудов XI Междунар. отраслевая науч.-технич. конф. «Технологии информационного общества» (Москва. 15–16 марта 2017 г.). М.: ООО «Издательский дом Медиа паблишер». 2017. С. 190–191.
3. Manchec A., Laporte C., Quendo C., Ezzeddine H., Clavet Y., Rius E., Favennec J-F., Potelon B. Hybrid lumped/distributed band-pass filter in IPD technology for ultra-wideband applications // 2011 IEEE MTT-S International Microwave Symposium. 2011. P. 1. DOI: 10.1109/MWSYM.2011.5972783.
4. Yildiz S., Aksen A., Yarman S.B. Real frequency design of multiband matching networks with mixed lumped-distributed elements and foster resonance sections // 2018 18th Mediterranean Microwave Symposium (MMS). 2018. P. 187–190. DOI: 10.1109/MMS.2018.8611994.
5. Аристархов Г.М., Арсенин А.В., Аринин О.В. Схемотехнический базис сверхминиатюрных высокоизбирательных СВЧ-фильтров на основе Y-звеньев. Ч. 1. Базовые Y-звенья // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012. № 4. С. 42–45.
6. Малютин Н.Д., Чинь Т.Т., Малютин Г.А. Неотражающие фильтры СВЧ (обзор) // Журнал радиоэлектроники (обзор). 2024. № 4. DOI: 10.30898/1684-1719.2024.4.4.
7. Аристархов Г.М., Аринин О.В., Кириллов И.Н. Селективные свойства двух- и трехрезонаторных многоступенчатых гребенчатых структур и высокоизбирательные фильтры на их основе // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2018. Т. 9. № 4. С. 4–8. URL: http://media-publisher.ru/wp-content/uploads/2019/11/SI4-2019.pdf (дата обращения: 19.05.2025).
8. Беляев Б.А., Ходенков С.А., Говорун И.В., Сержантов А.М. Широкополосный высокоселективный микрополосковый фильтр на двухмодовых резонаторах // Доклады Российской академии наук. Сер. Физика, технические науки. 2022. Т. 503. № 1. С. 57–62. DOI: 10.31857/S2686740022010047.
9. Беляев Б.А., Сержантов А.М., Лексиков А.А., Бальва Я.Ф., Галеев Р.Г. Монолитный миниатюрный полосно-пропускающий фильтр на многопроводниковых полосковых резонаторах // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. № 13, С. 16. DOI: 10.21883/PJTF.2021.13.51115.18785.
10. Аристархов Г.М., Аринин О.В., Кириллов И.Н. Высокоизбирательные фильтры на основе гребенчатых и встречно-гребенчатых структур с ограниченным числом резонаторов // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 1. С. 3-5. DOI: 10.18127/j00338486-202001(02)-04.
11. Беляев Б.А., Ходенков С.А., Говорун И.В., Сержантов А.М. Микрополосковые фильтры с широкими полосами пропускания // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. № 7. С. 30. DOI: 10.21883/PJTF.2021.07.50796.18581.
12. Ерохин В.В. Верификация модели интегральной катушки индуктивности для СВЧ LC-фильтров в Si- и SiGe-системах на кристалле // Вестник СибГУТИ. 2022. № 2 (58). С. 98–109. DOI: 10.55648/1998-6920-2022-16-2-94-109.
13. Ерохин В.В., Завьялов С.А. Автоматизированный синтез топологий интегральных сверхвысокочастотных LC-фильтров с минимизацией потерь в полосе пропускания // Омский научный вестник. 2023. № 4 (188). С. 152–161. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-188-152-161.
14. Ерохин В.В., Завьялов С.А. Оптимизация топологий интегральных катушек индуктивности для синтеза СВЧ LC-фильтров в Si/SiGe/GaAs-системах на кристалле // Вестник СибГУТИ. 2023. Т. 17. № 3, С. 87105. DOI: 10.55648/1998-6920-2023-17-3-87-105.
15. Патент № 2819096 C1 (РФ). Полосковый неотражающий полосно-пропускающий перестраиваемый фильтр: № 2023123738: заявл. 14.09.2023: опубл. 14.05.2024. / Лощилов А.Г., Чинь Т.Т., Малютин Г.А.
16. Патент № 2820780 C1 (РФ), МПК H01P 1/203. Малогабаритный неотражающий полосно-пропускающий фильтр: № 2024103313: заявл. 10.02.2024: опубл. 10.06.2024. / Чинь Т.Т., Малютин Н.Д.
17. Патент № 2820791 C1 (РФ), МПК H01P 1/203. Неотражающий полосно-пропускающий фильтр нечетных гармоник: № 2024103312: заявл. 10.02.2024: опубл. 10.06.2024. / Чинь Т.Т., Малютин Н.Д.
18. Влостовский Э.Г. К теории связанных линий передачи // Радиотехника. Т. 31. 1967. № 4. С. 28–35.
19. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. Изд. 2-е, пере-раб. и доп. М.: Советское радио. 1971. 388 с.
20. Yarman S.B. Design of ultra wideband power transfer networks. N.Y.: Wiley. 2010. 774 p.
21. Филиппович Г.А., Янцевич М.А. Гибкие аппроксимирующие функции для широкополосного согласования // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25. № 2. С. 6–15. DOI: 10.32603/1993-8985-2022-25-2-6-15.
22. Девятков Г.Н. Автоматизированный синтез широкополосных согласующих устройств, связывающих произвольные иммитансы источника сигнала и нагрузки // Научный вестник НГТУ. 2004. № 1(16). С. 155–165.
23. Самуилов А.А., Черкашин М.В., Бабак Л.И. Методика «визуального» проектирования цепей на сосредоточенных элементах для широкополосного согласования двух комплексных нагрузок // Доклады ТУСУР. 2013. № 2(28). С. 30–39.
24. Синтез, анализ и диагностика электронных цепей // Междунар. сб. научных трудов. под ред. В.В. Филаретова. Ульяновск: УлГТУ. 2012. Вып. 10. 280 с.
25. Малютин Н.Д., Чинь Т.Т. 3D конструкции связанных линий и их применение в CВЧ-устройствах // Журнал радиоэлектроники. 2024. № 5. DOI: 10.30898/1684-1719.2024.5.8.
26. Nakajima M., Awai I., Fukuoka Y. A Directional Coupler of a Vertically Installed Planar Circuit Structure // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1988. V. 36. P. 1057–1063. DOI: 10.1109/22.3632.
27. Sychev A.N., Struchkov S.M., Putilov V.N., Rudyi N.Y. A novel trans-directional coupler based on vertically installed planar circuit // 2015 European Microwave Conference (EuMC). 2015. P. 283–286.
28. Malyutin N.D., Malyutina A.N., Malyutin G.A., Zabolotsky A.M. Split striplines with adjustable parameters and devices based on them // 29th International Crimean Conference “Microwave & Telecommunication Technology” (CriMiC-o'2019). 2019. P. 06015. DOI: 10.1051/itmconf/20193006015.
29. Malutin N.D., Loschilov A.G., Bolshanin I.V., Malutina A.N. Phase shifters based on split strip lines // 22nd International Crimean Conference “Microwave & Telecommunication Technology” (CriMiC-o'2012). 2012. P. 516–517.
30. Иванцов И.А. Модальное разложение помехи в связанной микрополосковой линии при удалении сигнальных проводников друг от друга // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 3. С. 124–133. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-3-124-133.
31. Патент № 2801688 C1 (РФ), МПК H04B 15/02, H05K 3/00, H05K 3/46. Способ удаленной трассировки печатных провод-ников цепей с однократным модальным резервированием: № 2022131709: заявл. 06.12.2022: опубл. 14.08.2023. / Газизов Т.Р., Иванцов И.А.
32. Gruszczynski S., Wincza K., Smolarz R. Design of Bi-level-microstrip quadrature directional couplers with indirectly coupled lines // 2019 IEEE Asia-Pacific Microwave Conference (APMC). 2019. P. 1437–1439.