Infocommunications and Radio Technologies Infocommunications and Radio Technologies ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2587-9936 53382 10.29039/2587-9936.2022.05.3.26 Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) ELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONS (2.2) Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) Band-Pass Filter on a Metawaveguide Полосно-пропускающий фильтр на метаволноводе Сдобнова В. П. Sdobnova V. P. Махно А. С. Makhno A. S. Крутиев Сергей Владимирович Krutiev Sergey V. skrutiev@sfedu.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Южный федеральный университет Ростов-на-Дону Россия Southern Federal University Rostov-on-Don Russian Federation Южный федеральный университет Ростов-на-Дону Россия Southern Federal University Rostov-on-Don Russian Federation Южный федеральный университет ru Southern Federal University ru 28 09 2022 28 09 2022 5 3 353 360 20 09 2022 20 09 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/53382/view

В статье предлагается альтернативный метод проектирования миниатюрных волноводных фильтров на основе локально резонансных метаматериалов, а также реализация сверхмалых метаматериальных фильтров (метафильтры) с использованием механизма субволнового направления в полых волноводах, нагруженных небольшими резонаторами. В частности, используются композитные штыревые волноводы, построенные из полой металлической трубы, нагруженной набором резонансных штырей, которые разнесены на глубокие субволновые расстояния. В таких структурах многократное резонансное рассеяние приводит к возникновению суб-λ моды с настраиваемой полосой пропускания ниже индуцированного гибридизационного зазора. Чтобы гарантировать совместимость с существующими технологиями, предложен субволновой метод согласования не-больших фильтров со стандартными волноводными интерфейсами, которые можно назвать метапортом. Расчеты производились с помощью среды компьютерного автоматизированного проектирования CST Studio.

This article proposes an alternative method for designing miniature waveguide filters based on locally resonant metamaterials. Implementation of ultra-small metamaterial filters (metafilters) using the subwavelength direction mechanism in hollow waveguides loaded with small resonators. In particular, composite pin waveguides are used, constructed from a hollow metal tube loaded with a set of resonant pins that are spaced over deep subwavelength distances. In such structures, multiple resonance scattering leads to the emergence of a sub-λ mode with a tunable bandwidth below the induced hybridization gap. In order to guarantee compatibility with existing technologies, a subwavelength method of matching small filters with standard waveguide interfaces, which can be called a metaport, is proposed. Calculations were performed using the CST Studio computeraided design environment.

 метаматериалы метапорт субволновой метод согласования CST Studio

Boria V. E., Gimeno B. Waveguide filters for satellites // IEEE Microw. Mag. 2007. Vol. 8, no 5. P. 60-70. V. Boria and B. Gimeno, “Waveguide filters for satellites,” IEEE Microwave Magazine, vol. 8, no. 5, pp. 60-70, Oct. 2007, doi: 10.1109/mmm.2007.903649. Matthaei G. L., Schiffman B., Cristal E., Robinson L. Microwave Filters and Coupling Structures. New Jersey, U.S. Army electronics research and development laboratory. 1963. 116 p. G. L. Matthaei, B. Schiffman, E. Cristal, and L. Robinson, Microwave Filters and Coupling Structures. New Jersey, U.S. Army electronics research and development laboratory, 1963. Kudsia C., Cameron R., Tang W.-C. Innovations in microwave filters and multiplexing networks for communications satellite systems // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1992. Vol. 40, no. 6. P. 1133-1149. C. Kudsia, R. Cameron, and W.-C. Tang, “Innovations in microwave filters and multiplexing networks for communications satellite systems,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 40, no. 6, pp. 1133-1149, Jun. 1992, doi: 10.1109/22.141345. Levy R., Cohn S. B. A history of microwave filter research, design, and development // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1984. Vol. 32, no. 9. P. 1055-1067. R. Levy and S. B. Cohn, “A History of Microwave Filter Research, Design, and Development,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 32, no. 9, pp. 1055-1067, Sep. 1984, doi: 10.1109/TMTT.1984.1132817. Craven G. F., Mok C. K. The design of evanescent mode waveguide bandpass filters for a prescribed insertion loss characteristic, IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1971. Vol. 19, no. 3 P. 295-308. G. F. Craven and C. K. Mok, “The Design of Evanescent Mode Waveguide Bandpass Filters for a Prescribed Insertion Loss Characteristic,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 19, no. 3, pp. 295-308, Mar. 1971, doi: 10.1109/tmtt.1971.1127503. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ. Т. 1. М. : Высшая школа, 1970. 440 с. I. V. Lebedev, Technique and microwave devices. Vol. 1. Moscow: Vysshaya Shkola, 1970. (In Russ.). Крутиев С. В., Земляков В. В., Заргано Г. Ф. Волноводный полосно-пропускающий фильтр на сложных резонансных диафрагмах // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60, № 12. C. 1231-1236. V. V. Zemlyakov, G. F. Zargano, and S. V. Krutiev, “Waveguide bandpass filter on complex resonance diaphragms,” Journal of Communications Technology and Electronics, vol. 60, no. 12, pp. 1305-1310, Dec. 2015, doi: 10.1134/s1064226915110170. (In Russ.). Волноводный квазиэллиптический фильтр на сложных резонансных диафрагмах / Г. Ф. Заргано и др. // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8, № 1. С. 47-54. G. F. Zargano, V. V. Zemlyakov, S. V. Krutiev, and A. B. Kleschenkov, “Waveguide quasielliptic filter on complex resonant diaphragms,” Fizicheskiye osnovy priborostroyeniya, vol. 8, no. 1, pp. 47-54, Mar. 2019, doi: 10.25210/jfop-1901-047054. (In Russ.). Электродинамический анализ и синтез эллиптического фильтра на сложных резонансных диафрагмах в прямоугольном волноводе / В. В. Земляков и др. // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2018. Т. 61, № 12. С. 1130-1139. V. V. Zemlyakov, G. F. Zargano, S. V. Krutiev, and M. Yu. Tyaglov, “Electrodynamic Analysis and Synthesis of an Elliptic Filter Based on Complex Resonant Irises in a Rectangular Waveguide,” Radiophysics and Quantum Electronics, vol. 61, no. 12, pp. 915-923, Jun. 2019, doi: 10.1007/s11141-019-09947-0. (In Russ.). A design of waveguide elliptic filter based on resonant diaphragms with a complex aperture / V. Zemlyako et al. // International Journal of Circuit Theory and Applications. 2019. No 47. P. 55-64. V. Zemlyakov, S. Krutiev, M. Tyaglov, and V. Shevchenko, “A design of waveguide elliptic filter based on resonant diaphragms with a complex aperture,” International Journal of Circuit Theory and Applications, vol. 47, no. 1, pp. 55-64, Oct. 2018, doi: 10.1002/cta.2566.