Мiкросмужковий двосмуговий балун шлейфного типу з довiльними в смугах комплексними частотно-залежними iмпедансами входу та навантаження
DOI:
https://doi.org/10.64915/RADAP.2026.104.5-14Ключові слова:
балун, двосмуговий режим роботи, метод парного-непарного збудження, частотно-залежнi вхiднi та навантажувальнi iмпеданси, перетворення комплексного iмпедансуАнотація
У статті запропоновано структуру планарної мiкросмужкової схеми для проєктування компактного двосмугового балуна, два вихідні сигнали якого мають однакові амплітуди та протилежні фази у двох робочих діапазонах частот. Водночас така схема забезпечує трансформацію комплексних iмпедансiв навантаження, різних у цих діапазонах, у комплексні вхідні імпеданси джерела, які також відрізняються у цих діапазонах. Запропонована схема балуна ґрунтується на симетричній чотирипортовiй структурі шлейфного типу з одним відкритим портом, утвореній відрізками одиночної лінії передачі з трьома реактивними елементами та схемою розв’язки. Для реалізації цих реактивних елементів зі значеннями, різними у частотних діапазонах, використовуються відгалуження з відрізків ліній передачі. Завдяки застосуванню до симетричної чотирипортової структури аналізу в режимі парної і непарної мод було отримано вирази для розрахунку електричних параметрів елементів схеми двосмугового балуна. Для усунення обмежень на значення допустимих для трансформації комплексних iмпедансiв (як навантажень, так i вхідного) у схему також введено додаткові відрізки ліній, параметри яких задаються довільно. Вибір значень цих параметрів дозволяє в результаті розрахунків отримати значення електричних параметрів відрізків ліній схеми, які придатні для їх технічної реалізації. З метою перевірки запропонованої схеми та методу розрахунку було реалізовано i досліджено прототип двосмугового балуна, що працює на частотах 2,4 та 5,2 ГГц. Для виготовлення балуна на основі мiкросмужкових ліній передачі використано діелектричну підкладку з діелектричною проникністю 2,6 i товщиною 1,45 мм. Вимірювання показали, що розбалансування амплітуд i відхилення різниці фаз від 180° є меншими, нiж 0,6 дБ i 5° відповідно, смуга пропускання двосмугового балуна становить 290 МГц в обох діапазонах. Як результати моделювання, так і результати вимірювань добре узгоджуються, що доводить правильність запропонованої концепції проєктування.
Посилання
1. Gorur, A. K. (2020). A Dual-Band Balun BPF Using Codirectional Split Ring Resonators. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 30, Iss. 10, pp. 949–952. DOI: 10.1109/LMWC.2020.3016622.
2. Ge, J., Jiang, W., and Wang, G. (2021). A Dual-Band Balun BPF Using Double-Sided Parallel-Strip Line. 2021 IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS), 07-25 June 2021, Atlanta, GA, USA, pp.251-253. DOI: 10.1109/IMS19712.2021.9574948.
3. Xiao, J.-K., Wu, R.-T., and Li, X.-F. (2024). Self-Packaged Wideband Filtering Baluns Based on Suspended Coplanar Waveguide-Microstrip Hybrid. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, Vol. 14, Iss. 3, pp. 489-500. DOI: 10.1109/TCPMT.2024.3366612.
4. Li, E. S., Lin, C.-T., Jin, H., and Chin, K.-S. (2019). A systematic design method for a dual-band balun with impedance transformation and high isolation. IEEE Access, Vol. 7, pp. 143805-143813. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2945049.
5. Gupta, R., Hashmi, M. S., and Chaudhary, M. A. (2020). Flexible design scheme for a simple dual-band ultra-high impedance transformer and its application in a balun. IEEE Access, Vol. 8, pp. 125745-125754. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3008046.
6. Gupta, R., Kairatova, S., Hashmi, M., and Nauryzbayev, G. (2021). A dual-band balun architecture with unequal port-terminations. 50th European Microwave Conference (EuMC) (IEEE, 2021), 12–14 Jan. 2021, Utrecht, Netherlands, pp. 848–851. DOI: 10.23919/EuMC48046.2021.9337973.
7. Maktoomi, M. H., Ren, H., Marbell, M. N., Klein, V., Wilson, R., and Arigong, B. (2020). A wideband isolated real-to-complex impedance transforming uniplanar microstrip line balun for push–pull power amplifier. IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 68, No. 11, pp. 4560-4569. DOI: 10.1109/TMTT.2020.3019003.
8. Oborzhytskyy, V. I., Storozh, V. H., and Fabirovskyy, S. Ye. (2023). Dual-band Microstrip Balun with Different Complex Load Impedances in Frequency Bands. Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 66, No. 1, pp. 1–14. DOI: 10.3103/S0735272723030044.
9. Oborzhytskyy, V., Fabirovskyy, S., and Sidelnyk, I. (2024). Design method of a dual-band balun, loaded with frequency-dependent complex impedances. 17th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), Lviv-Slavsko, Ukraine, 09-12 Octob., pp. 1-4. DOI: 10.1109/TCSET64720.2024.10755514.
10. Li, E. S., Lin, C.-T., Jin, H., and Chin, K.-S. (2019). A Broadband Balun With Complex Impedance Transformation and High Isolation. IEEE Access, Vol. 7, pp. 112295-112303. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2934506.
11. Tang, D., Luo, X. (2021). Compact Filtering Balun With Wide Stopband and Low Radiation Loss Using Hybrid Microstrip and Substrate-Integrated Defected Ground Structure. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 31, No. 6, pp. 549-552. DOI:10.1109/lmwc.2021.3065416.
12. Deb, P. K., Moyra, T., and Bhattacharyya, B. K. (2021). Miniaturized and enhanced bandwidth Marchand balun using CSRR. IET Microw. Antennas Propag., Vol. 15, Iss. 7, pp. 788–796. DOI: 10.1049/mia2.12086.
13. Steele, J., Psychogiou, D. (2024). Wideband Broadside-Coupled Line Baluns Enabled by Multimaterial Additive Manufacturing. IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 72, No. 10, 2024, pp. 5904-5916. DOI: 10.1109/TMTT.2024.3392434.
14. Ke, Y.-H., Yang, L.-L., and Chen, J.-X. (2021). Design of Switchable Dual-Balun Feeding Structure for Pattern-Reconfigurable Endfire Antenna. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 20, Iss. 7, pp. 1463-1467. DOI:10.1109/LAWP.2021.3087479.
15. Yu, Y.-Q., Jiang, W., Qin, L., Shao, H.-Y., and Gong, S.-X. (2020). Design of a Planar Transmission Line Balun Based on Novel Phase Inverter. IEEE Access, Vol. 8, pp. 18915 – 18924. DOI:10.1109/ACCESS.2020.2968341.
16. Zhang, W., Wu, Y., Liu, Y., Yu, C., and Chen, W. (2015). Compact coupled-line balun with complex impedances transformation and high isolation. IET Microwaves, Antennas Propag., Vol. 9, Iss. 14, pp. 1587-1594. DOI: 10.1049/iet-map.2014.0775.
17. Zhang, W., Wu, Y., Wang, W., and Shen, X. (2017). Planar compact dual-band coupled-line balun with high isolation. China Commun., Vol. 14, No. 2, pp. 40-48. DOI: 10.1109/CC.2017.7868173.
18. Gupta, R., Hashmi, M. (2018). High impedance transforming simplified Balun architecture in microstrip technology. Microw. Optical Technol. Lett., Vol. 60, Iss. 12, pp. 3019-3023. DOI: 10.1002/mop.31450.
19. Wu, Y., Yao, L., Zhang, W., Wang, W., and Liu, Y. (2016). A planar dual-band coupled-line balun with impedance transformation and high isolation. IEEE Access, Vol. 4, pp. 9689-9701. DOI: 10.1109/ACCESS.2016.2640187.
20. Oborzhytskyy, V., Protasevych, V., Storozh, V., and Khiblin, O. (2024). Microstrip dual-band transformer of complex load impedances into complex input impedances with different values in frequency bands. 17th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), Lviv-Slavsko, Ukraine, 09-12 Octob., pp. 574-577. DOI: 10.1109/TCSET64720.2024.10755665.
21. Prudyus, I., Oborzhytskyy, V. (2017). Dual-band devices based on coupled striplines for different power distribution in the frequency bands. Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 60, No. 12, pp. 545–554. DOI: 10.3103/S0735272717120044.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 В. І. Оборжицький, С. Є. Фабіровський, В. Г. Сторож, Ю. М. Матієшин, Т. Є. Банщикова
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
