Розширення функціональних можливостей електрично настроюваних твердотільних фільтрів

Твердотільні фільтри з електричною настройкою частоти є ключовими елементами різних багаточастотних систем зв'язку, що мають підвищену завадостійкість і надійність. Вважається, що значна частина перспективних систем зв'язку, в тому числі і стільникової телефонії, буде використовувати в основному ці фільтри. Дана розробка становить собою електрично перестроювані фільтри з поліпшеними характеристиками для перспективної зв'язної апаратури, вона направлена на розвиток нової елементної бази України в області радіоелектроніки.

Розроблено новий підхід до побудови електрично перестроюваних багаторезонаторних фільтрів з симетричними АЧХ. Цей підхід базується на застосуванні в фільтрах різних типів мікрохвильових резонаторів, а також використанні в резонаторах декількох блоків, які включають різну кількість пар варикапів. Комутація блоків здійснюється MEMS перемикачами, або p-i-n діодами. Цей підхід дозволяє поліпшити функціональні можливості фільтрів: зменшити втрати і інтермодуляційні викривлення сигналів; збільшити робочу потужність; розширити діапазон перестройки; поліпшити симетрію частотної характеристики.

Встановлено обмеження ступеня діапазонності мікрохвильових резонаторів, перестроюваних кількома ємностями і індуктивностями. Доведено, що при комбінованій перестройці можна здійснювати зміну резонансної частоти в широкому діапазоні, перевищуючому декаду.

Встановлено новий ефект перетинання резонансних областей, відповідних різним коливанням в резонаторах з відрізків ліній передачі з ємнісною перестройкою. Показано, що при роботі на перших трьох резонансних частотах смуга безперервної перестройки частоти може перевищувати дві октави.

Показано, що в резонаторах петльового типу реалізується комбінована перестройка частоти двомодових коливань за допомогою ємності і індуктивності, величини яких повинні бути зв'язані певною умовою. В резонаторах петльового типу зі шлейфом перестройка частоти двомодових коливань здійснюється за допомогою двох ємностей, що синхронно змінюються по певному закону.

Розроблено методику інженерного розрахунку нових фільтрів з розширеними функціональними можливостями.

Виконано значний об'єм експериментальних досліджень нових фільтрів (8 експериментальних зразків). Експериментальні зразки за своїми характеристиками перевершують найкращі світові аналоги: втрати фільтра на центральній частоті зменшено в 1,8 раз (з 9 дБ до 5 дБ); показник інтермодуляційних викривлень третього порядку IP3 збільшено на 16 дБм, з 10 дБм до 26 дБм; робоча потужність збільшена з 1 мВт до 40 мВт; робоча частота підвищена в 1,6 раз (з 1000 МГц до 1600 МГц); коефіцієнт частотного перекриття збільшено з 2 одиниць до 2,4; поліпшено симетрію АЧХ фільтрів - показник її асиметрії зменшено з 1,4 до 1,1.

Встановлено особливості частотних характеристик нових фільтрів, і дано рекомендації по їх застосуванню.