Valovodni pojasni filtrisu vrsta ključnih RF uređaja s valovodom kao središnjom strukturom. Valovodi su uglavnom šuplje metalne šupljine, koje mogu učinkovito provoditi mikrovalnu energiju. Ovaj filtar, pomoću rezonantne strukture unutar valovoda, precizno odabire i odašilje signale određenih frekvencijskih pojasa s niskim gubitkom, dok značajno potiskuje van{2}}-signale smetnji. Naširoko se koristi u visoko-poljima frekvencija kao što su radarska i satelitska komunikacija.
Osnovna struktura i princip rada
Osnovna struktura aValovodni pojasni filtarobično se sastoji od valovodne šupljine (kao što je pravokutni valovod) i komponenti reaktancije (kao što su separatori, induktori, kondenzatori). Njegov princip rada temelji se na kombinaciji rezonantnih karakteristika rezonantne šupljine i transformacije impedancije:
- Struktura rezonantne šupljine: Šupljina valovoda (kao što je pravokutni valovod) tvori rezonantnu šupljinu na određenoj frekvenciji. Rezonantna frekvencija može se kontrolirati podešavanjem veličine šupljine (kao što su duljina, širina) ili umetanjem komponenti reaktancije (kao što su separatori).
- Transformacija impedancije i filtriranje: Komponente reaktancije (kao što su induktori, separatori ili kondenzatori) djeluju kao pretvarači impedancije, pretvarajući karakteristike impedancije valovoda u one prikladne za filtriranje. Na primjer, separator induktiviteta (iris) može uvesti reaktanciju shunta za formiranje propusnog opsega. Kroz kaskadiranje više-stupnjevitih rezonantnih šupljina, filtar može postići strmiju--prigušivanje pojasa i niski uneseni gubitak.
Ključne komponente i razmatranja dizajna
- Komponente reaktancije: Razdjelnici induktora (iris), kondenzatori ili spojevi induktora (stupovi) koriste se za podešavanje impedancije i propusnosti. Na primjer, separator induktora kontrolira rezonantnu frekvenciju i širinu pojasa promjenom vrijednosti induktiviteta. Dielektrični materijali (kao što su dielektrična punila) također se mogu koristiti za postizanje transformacije impedancije i prilagodbe propusnosti.
- Dizajn rezonantne šupljine: Kaskadno nizanje -stupnjevitih rezonantnih šupljina može postići složenije karakteristike filtriranja. Na primjer, kaskadnim spajanjem višestrukih rezonantnih šupljina i pretvarača impedancije, može se postići strmije--prigušivanje vanpojasnog pojasa i širi propusni pojas.
- Materijali i proizvodnja: Odabir materijala valovoda (kao što su bakar i aluminij) i dielektričnih materijala treba uzeti u obzir visok-gubitak frekvencije i usklađivanje impedancije. Na primjer, dielektrični materijali za punjenje mogu optimizirati usklađivanje impedancije i propusnost.
Dizajn i optimizacija performansi
- Širina pojasa i potiskivanje: Podešavanjem veličine rezonantne šupljine, parametara reaktivnih komponenti i kaskadne strukture, širina pojasa i potiskivanje izvan-pojasa-mogu se optimizirati. Na primjer, kaskadne više-stupanjske rezonantne šupljine mogu postići strmije--prigušivanje pojasa.
- Insercijski gubici i kontrola gubitaka: Valovodni filtri obično imaju niske unesene gubitke (npr. -0,5 dB) i visok omjer odbijanja (npr. iznad 15 dB). Širina pojasa i performanse potiskivanja trebaju biti uravnoteženi u dizajnu.
- Polja primjene: Valovodni pojasni filtri naširoko se koriste u milimetar-komunikacijama, radarima, radiofrekvencijskim sustavima itd. i moraju zadovoljiti određene frekvencijske raspone (kao što je 26,5-300 GHz) i pokazatelje performansi (kao što su uneseni gubici, omjer odbijanja).
Izazovi i razvojni trendovi
- Složenost proizvodnje: Precizna obrada komponenata reaktancije i kaskadni dizajn više-stupnjevitih rezonantnih šupljina nameću visoke zahtjeve proizvodnom procesu.
- Nove strukture: Smjerovi istraživanja uključuju upotrebu novih struktura kao što su optički valovod i fotonski kristali kako bi se postigli kompaktniji filtri-učinkovitosti.
Zaključak
Valovodni pojasni filtri postići visoko selektivno filtriranje za određeni frekvencijski raspon kombinacijom rezonantnih šupljina, komponenti reaktancije i transformacije impedancije. Njegov dizajn uključuje sveobuhvatna razmatranja strukturne optimizacije, odabira materijala i proizvodnih procesa, a široko se koristi u visoko-komunikacijskim i radiofrekvencijskim sustavima.
Referenca
1. Valovodni pojasni filtar. ROSENBERG UWE DIPL. [2025-01-01]
2. Mehanika mikrovalnih komponenti. Harri Eskelinen i sur.
3. Teorija i dizajn mikrovalnih filtara. Ian Hunter. [2001.]
4. Jiasheng Hong. "Mikrotrakasti filtri za RF/mikrovalne aplikacije."
5. VAŠ KOMODOR [1991.-09.]
6. Waveguide Iris Bandpass filter
7. Vodič za valovod [2011-01-01]
8. PIERS 2010 Xi'an[2010-03-22]
9. Komponente valovoda [2024-01-01]
10. SLUŽBENI GLASNIK PATENTNOG UREDA. Ured za patente. [2015-07-08]
11. Široko podesivi valovodni rešetkasti filtri-perioda. Kin Seng i sur.
12. Pojasni filtri su ključna komponenta u mnogim optičkim uređajima[2022-06-10]
13.PIERS 2014 Guangzhou. Elektromagnetska akademija. [2014-08-25]
14. mlađi R. Wyndrum. "Mikrovalni filtri,-mreže za usklađivanje impedancije i spojne strukture." [1965-07-01]
15. Priručnik za primjenu Agilent 8800 ICP-QQQ. Frank Vanhaecke.
16. Zbornik radova Svezak-2: WPMC-2015[2015-12-13]
17. Podesivi valovodni pojasni filtar. RCA Corporation. [2024-01-01]