Resonator-Based Filters with Frequency Modes Close to Metamaterial Cells

Михайло Юхимович Ільченко, Олександр Петрович Живков, Анатолій Тимофійович Орлов

Abstract


Background. Many of the properties of metamaterials are similar to those found in the filter on mutually detuned  frequency and unrelated resonators. The bridge filters are used as a low-frequency prototypes of such microwave filters. It is important to establish an analogy between metamaterials and filters on mutually detuned frequency and unrelated resonators for further development and design of new types of metamaterials.

Objective.  A central objective is a model development of metamaterials based on band-exclusive microwave filters on mutually detuned resonators, and the low-frequency-based prototypes.

Methods. Characteristic equivalence test of metamaterials to microwave filters on mutually detuned resonators, their  specific dependencies reveal (the modes in parallel channels, the locations of the attenuation poles above or below the bandwidth), manifested regardless of the types of resonators, the study of the possibility of the bridge filter prototypes using for metamaterials simulation.

Results. The analogy between metamaterials and microwave filters on mutually detuned resonator is specified, the possibility of  bridge bandpass filter use as low-frequency prototypes is shown.

Conclusions. Microwave filters on mutually detuned resonators, and bridge band-pass filters as low-frequency prototypes, design techniques of which are well established, can be used for metamaterial modeling.

Keywords


Metamaterials; Dielectric resonators; Stripline resonators; Band-exclusive microwave filters

References


O.B. Vendik and O.G. Vendik, “Metamaterials and their applications in microwave engineering (review)”, Zhurnal Tehni­cheskoj Fiziki, vol. 83, no. 1, pp. 3–27, 2013 (in Russian).

M.E. Ilchenko and A.P. Zhivkov, “Generalized approach to the analysis and design of microwave bandpass mutually detuned resonator filters”, Naukovіstі NTUU “KPІ, vol. 103, no. 5, pp. 7–14, 2015 (in Russian).

V. Sliusar, “Metamaterials in antenna technology”, Pervaja Milja, no. 3-4, pp. 44–60, 2010 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., “Band-exclusive microwave filter”, USSR Inventor`s Certificate 1529321, Dec. 15, 1989 (in Russian).

A.P. Zhivkov et al., “Band-exclusive microwave filter”, USSR Inventor`s Certificate 1739408, Dec. 5, 1989 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., The Dielectric Resonators. Moscow, USSR: Radio i Svjaz', 1989 (in Russian).

A.T. Orlov, “Thin film bulk wave acoustic resonators (FBAR) based filters”, in Proc. 14th Int. Conf. CriMico 2004, Sept. 13–17, 2004, Crimea, Ukraine, p. 424. doi: 10.1109/CRMICO.2004.183271

A.I. Zazerin et al., “Modified operational transconductance amplifier macromodel application in piezoelectric active filter design”, in Proc. 34 th Int. Sci.c Conf. ELNANO,Kyiv,Ukraine, April 15–18, 2014, pp. 373–377.

M.E. Ilchenko and A.P. Zhivkov, “Microwave device with multiple modes of dielectric resonators”, Izvestija Vysshih Uchebnyh Zavedenij. Radiojelektronika, vol. 32, no. 5, pp. 56–59, 1989 (in Russian).

B.B. Pratsiuk et al., “Compensation method of tunable filter detuning with dielectric resonators”, Elektronika i Svjaz. Spec. is. Elektronika i Nanotehnologii, no. 2, pp. 19–22, 2009 (in Russian).

N.D. Bosyj, Electric Filters. Kyiv, USSR: Gosudarstvennoe Izdatel'stvo Tehnicheskoj Literatury, 1959 (in Russian).

G.C. Temes and S.K. Mitra, Modern Filters Theory and Their Design. Moscow, USSR: Mir, 1977 (in Russian).

L.A. Bessonov, Theoretical Foundations of Electrical Engineering. Electrical circuits. Moscow, USSR: Vysshaja Shkola, 1996 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., “Microwave filter”, USSR Inventor`s Certificate 1518836, June 1, 1989 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., “Band-exclusive microwave filter”, USSR Inventor`s Certificate 1513543, June 8, 1989 (in Russian).

B.B. Protsiuk and Y.V. Prokopenko, “Restructuring of dielectric resonators with singular oscillations”, Jelektronika i Svjaz'. Spec. is. Problemy Jelektroniki, no. 1, pp. 44–47, 2008 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., “The resonant dielectric microwave emitter”, USSR Inventor`s Certificate 1429202, April 6, 1987 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., “The resonant dielectric microwave emitter”, USSR Inventor`s Certificate 1538204, Sept. 15, 1989 (in Russian).

A.P. Zhivkov et al., “Microwave filter”, USSR Inventor`s Certificate 1596408, June 1, 1990 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., “Directed filter”, USSR Inventor`s Certificate 1343469, June 8, 1987 (in Russian).

M.E. Ilchenko et al., “Directed filter”, USSR Inventor`s Certificate 1578776, March 14, 1990 (in Russian).


GOST Style Citations


  1. Вендик О.Б., Вендик О.Г. Метаматериалы и их применение в технике сверхвысоких частот (обзор) // Журнал технической физики. – 2013. – 83, вып 1. – С. 3–27.

  2. Ильченко М.Е., Живков А.П. Обобщенный подход к анализу и проектированию полосовых фильтров СВЧ на взаимно расстроенных резонаторах // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 5 (103). – С. 7–14.

  3. Слюсар В. Метаматериалы в антенной технике // Первая миля. – 2010. – № 3-4. – С. 44–60.

  4. Режекторный СВЧ фильтр: А.с. 1529321 СССР, МКИ Н 01 Р1/20 / М.Е. Ильченко, А.П. Живков, А.Г. Витюк. – Опубл. 15.12.89, Бюл. № 46.

  5. Режекторный СВЧ фильтр: А.с. 1739408 СССР, МКИ Н 01 P 1/203 / А.П. Живков, А.Г. Витюк, А.Г. Войтенко и др. – Опубл. 07.06.92, Бюл. № 21.

  6. Диэлектрические резонаторы / М.Е. Ильченко, В.Ф. Взятышев, Л.Г. Гассанов и др.; под ред. М.Е. Ильченко. – М.: Радио и связь, 1989. – 328 с.

  7. Orlov A.T. Thin film bulk wave acoustic resonators (FBAR) based filters // Proc. 14th Int. Conf. CriMico 2004, Sept. 13–17, 2004. – Cremea, 2004. – P. 424. doi: 10.1109/CRMICO.2004.1832719
        
  8. Zazerin A.I., Orlov A.T., Bogdan O.V. Modified operational transconductance amplifier macromodel application in piezoelectric active filter design // Proc. 34th Int. Sci. Conf. ELNANO, April 15–18, 2014, Kyiv. – Kyiv, 2014. – P. 373–377.

  9. Ильченко М.Е., Живков А.П. СВЧ устройства с использованием нескольких типов колебаний диэлектрических резонаторов // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. – 1989. –  32, № 5. – С. 56–59.

  10. Працюк Б.Б., Прокопенко Ю.В., Поплавко Ю.М. Метод компенсации расстройки перестраивающегося фильтра на диэлектрических резонаторах // Электроника и связь. Тем. вып. Электроника и нанотехнологии. – 2009. – Ч. 2. – С. 19–22.

  11. Босый Н.Д. Электрические фильтры. – К.: Гос. изд-во техн. лит-ры УССР, 1959.

  12. Современная теория фильтров и их проектирование / Под. ред. Т. Темеша и С. Митра. – М.: Мир, 1977. – 560 с.

  13. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1996. – 638 с.

  14. Сверхвысокочастотный фильтр: А.с. 1518836 СССР, МКИ Н 01 Р1/20 / М.Е. Ильченко, А.П. Живков, Г.Н. Шеламов. – Опубл. 30.10.89, Бюл. № 40.

  15. Микрополосковый режекторный фильтр: А.с. 1513543 СССР, МКИ Н 01 Р1/20 / М.Е. Ильченко, А.П. Живков, М.В. Неиленко. – Опубл. 07.10.89, Бюл. № 37.

  16. Працюк Б.Б., Прокопенко Ю.В. Перестройка диэлектрических резонаторов с вырожденными колебаниями // Электроника и связь. Тем. вып. Проблемы электроники. – 2008. – Ч. 1. – С. 44–47.

  17. Резонансный диэлектрический излучатель СВЧ: А.с. 1429202 СССР, МКИ Н 01 Q15/24 / М.Е. Ильченко, А.П. Живков, М.А. Старков. – Опубл. 07.10.88, Бюл. № 37.

  18. Резонансный диэлектрический излучатель СВЧ: А.с. 1538204 СССР, МКИ Н 01 Q15/24 / М.Е. Ильченко, А.П. Живков, М.А. Старков. – Опубл. 23.01.90, Бюл. № 3.

  19. СВЧ фильтр: А.с. 1739408 СССР, МКИ Н 01 Р1/203 / А.П. Живков, М.А. Старков. – Опубл. 30.09.90, Бюл. № 36.

  20. Направленный фильтр: А.с. 1343469 СССР, МКИ Н 01 Р1/213 / М.Е. Ильченко, А.П. Живков. – Опубл. 7.10.87, Бюл. № 37.

  21. СВЧ диплексер: А.с. 1578776 СССР, МКИ Н 01 Р1/213 / М.Е. Ильченко, А.П. Живков. – Опубл. 15.07.90, Бюл. № 26.




DOI: https://doi.org/10.20535/1810-0546.2016.1.64572

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2017 NTUU KPI