Розсіювання електромагнітних хвиль на розстроєних за частотами системах діелектричних резонаторів
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2024.96.5-13Ключові слова:
розсіювання, розстроєний діелектричний резонатор, матриця розсіювання, смуговий фільтр, режекторний фільтр, еліптичний фільтр, демультіплексерАнотація
Розглядається загальна задача розсіювання на системі розстроєних за частотами зв'язаних діелектричних резонаторів (ДР), розташованих в одній або кількох лініях передачі. Поле, що описує власні коливання системи розстроєних ДР, розкладається по полю парціальних резонаторів. Виводиться система рівнянь, рішення якої дозволяє визначити частоти та амплітуди власних коливань системи. Показано, що отримана система рівнянь, шляхом алгебраїчних перетворень, може бути зведена до завдання на визначення власних функцій і власних значень скінченомірного оператора, що визначається через елементи оператора зв'язку розстроєних за частотами ДР. Зазначаються обмеження запропонованого методу розрахунку. Розв'язання задачі розсіювання розкладається по полю власних коливань системи розстроєних ДР. Отримано систему лінійних рівнянь для амплітуд вимушених коливань. Показано, що в окремому випадку однакових частот резонаторів знайдена система точно збігається з рівняннями, отриманими раніше для ДР різних видів. Знайдено загальні рішення для поля розсіювання на розстроєних за частотами резонаторах, що розташовуються у різних лініях передачі. Наводиться кілька прикладів розрахунку частотних залежностей матриці розсіювання для найцікавіших структур, що складаються зі зв'язаних розстроєних за частотами власних коливань, діелектричних резонаторів. Розраховуються частотні характеристики розсіювання двох режекторних фільтрів з різними смугами загородження, виконаних на розстроєних ДР в одній лінії передачі. Розраховані частотні залежності матриці розсіювання двох смугових фільтрів, розташованих паралельно між регулярними лініями. Розраховані характеристики розсіювання смугових фільтрів складних конструкцій, що містять різні ДР: смуговий фільтр, побудований на системі зв'язаних ДР у розриві лінії передачі та кількох ДР у регулярній лінії, а також еліптичний смуговий фільтр. Можливості запропонованого методу демонструються на прикладі оптимізації характеристик розсіювання демультиплексера, побудованого на основі двох смугових фільтрів із різними частотними смугами пропускання. Запропонований метод дозволяє також розраховувати характеристики розсіювання смугових та режекторних фільтрів з кількома смугами робочих частот, що застосовуються у сучасних системах зв'язку.
Посилання
References
Kajfez D., Guillon P. (1986). Dielectric Resonators. Artech House, 201 p.
Dielectric Resonators. (1989). Edited by M.E. Ilchenko. M.: Radio and communication, 327 p.
Luk K. M., Leung K. W. (2002). Dielectric Resonator Antennas. Research studies press ltd. Baldock, Hertfordshire, England, 388 p.
Petosa A. (2007). Dielectric Resonator Antenna Handbook. Artech House, 308 p.
Haus H. A., Popovic M. A., Watts M. R. and Manolatou C., Little B. E., Chu S. T. (2004). Optical resonators and filters. Optical Microcavities. Edited By: Kerry Vahala (California Institute of Technology, USA) Ch. 00, 516 p.
Rabus D. G. (2007). Integrated Ring Resonators: : The Compendium. Springer, 254 p.
Heebner J., Grover R., Ibrahim T. (2008). Optical Microresonators: Theory, Fabrication, and Applications. Springer, 263 p.
Hong J.-C., Lancaster M. J. (2001). Microstrip Filters for RF/Microwave Applications. John Wiley & Sons, Inc., 471 p.
Saha N., Brunetti G., di Toma A., Armenise M. N., Ciminelli C. (2024). Silicon Photonic Filters: A Pathway from Basics to Applications. Adv. Photonics Res., 44 p., doi:10.1002/adpr.202300343.
Robins L., Bartlett C., Arsanjani A., Teschl R., Bosch W., Hoft M. (2023). A 3-D-Printed Dielectric Resonators for Triple-Mode Applications. Microwave and Wireless Technology Letters, Vol. 33, Iss. 11, pp. 1517-1520. DOI: 10.1109/LMWT.2023.3311812.
Lee C., Jeon S., Kim S. J., Kim S. J. (2023). Near-flat top bandpass filter based on non-local resonance in a dielectric metasurface. Optics Express, Vol. 31, No. 3, pp. 4920–4931. doi:10.1364/OE.480757.
Wu X., Cao Y., Yuan B., Qi Y., Wang G. (2023). Bandpass Filters Using Single and Cascaded Novel Triple-mode Ceramic Monoblocks. IEEE Trans. on Components Packaging and Manufacturing Technology, Vol. 13, Iss. 7, pp. 1–13. DOI: 10.1109/TCPMT.2023.3296108.
Qin W., Liu J., Zhang H.-L., Yang W.-W., Chen J.-X. (2022). Bandpass Filter and Diplexer Based on Dual-Mode Dielectric Filled Waveguide Resonators. IEEE Access, Vol. 10, pp. 29333–29340. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3158984.
Rong C., Xu Y., Zhang Y. (2022). Dielectric-Loaded Miniaturized Cavity Bandpass Filter with Improved Power Capacity. Electronics, Vol. 11, Iss. 9, 1441; doi:10.3390/electronics11091441.
Wldaa A., Hoft M. (2022). Miniaturized Dual-Band Dual-Mode TM-Mode Dielectric Filter in Planar Configuration. IEEE Jornal of Microwaves, Vol. 2, No. 2, pp. 326–336. DOI: 10.1109/JMW.2022.3145906.
Liu M., Xiang Z., Ren P., Xu T. (2019). Quad-mode dual-band bandpass filter based on a stub-loaded circular resonator. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2019:48, 6 p. doi:10.1186/s13638-019-1362-z.
Bakr M. S., Hunter I. C., Bosch W. (2018). Miniature Triple-Mode Dielectric Resonator Filters. IEEE/MTT-S International Microwave Symposium, pp. 1249–1252, doi.org/10.1109/MWSYM.2018.8439166.
Yao Z., Wu K., Tan B. X. et al. (2018). Integrated Silicon Photonic Microresonators: Emerging Technologies. IEEE Jornal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 24, No. 6, pp. 1–25. DOI: 10.1109/JSTQE.2018.2846047.
Nocella V., Pelliccia L., Tomassoni C., Sorrentino R. (2016). Miniaturized Dual-Band Waveguide Filter Using TM Dielectric-Loaded Dual-Mode Cavities. IEEE Microwave and Wireless Component Letters, Vol. 26, No. 5, pp. 310–312. DOI: 10.1109/LMWC.2016.2549181.
Awasthi S., Biswas A., Akhtar M. J. (2014). Dual-Band Dielectric Resonator Bandstop Filters. International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, pp. 282–288, doi:10.1002/mmce.20860.
Pidgurska T. V., Trubin A. A. (2014). Novel dual-band rectangular dielectric resonator filter. X International Symposium on Telecommunications – BIHTEL, pp. 27-29. DOI: 10.1109/BIHTEL.2014.6987634.
Zhang R., Mansour R. R. (2009). Dual-Band Dielectric-Resonator Filters. IEEE Trans. on MTT, Vol. 57, No. 7, pp. 1760–1766. DOI: 10.1109/TMTT.2009.2022876.
Dai D., Bowers J. E. (2014). Silicon-based on-chip multiplexing technologies and devices for Peta-bit optical interconnects (Review article). Nanophotonics, No. 3, Iss. 4-5, pp. 283–311, doi:10.1515/nanoph-2013-0021.
Prajzler V., Strilek E., Špirkova J., Jerabek V. (2012). Design of the Novel Wavelength Triplexer Using Multiple Polymer Microring Resonators. Radioengineering, Vol. 21, No. 1, pp. 258–363.
Bizan M. S., Naseri H., Pourmohammadi P., Melouki N., Iqbal A., Denidni T. A. (2023). Dual-Band Dielectric Resonator Antenna with Filtering Features for Microwave and Mm-Wave Applications. Micromachines, 14(6), 1236; doi:10.3390/mi14061236.
Patel U., Upadhyaya T. (2022). Four-Port Dual-Band Multiple-Input Multiple-Output Dielectric Resonator Antenna for Sub-6 GHz 5G Communication Applications. Micromachines, Vol. 13(11), doi:10.3390/mi13112022.
Altaf A., Seo M. (2018). Triple-Band Dual-Sense Circularly Polarized Hybrid Dielectric Resonator Antenna. Sensors, Vol. 18(11), 3899; doi:10.3390/s18113899.
Chang T.-H., Kiang J.-F. (2007). Dualband Split Dielectric Resonator Antenna. IEEE Trans. on Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 11, pp. 3155–3162. DOI: 10.1109/TAP.2007.908830.
Gangwar K., Sharma A., Das G., Gangwar R. K. (2019). Investigation on novel wideband fractal antenna design based on cylindrical shape dielectric resonator. Int J RF Microw Comput Aided Eng., 10 p., doi:10.1002/mmce.21943.
Lin J.-H., Shen W.-H., Shi Z.-D., Zhong S.-S. (2017). Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna Arrays with Fractal Cross-Slot-Coupled DRA Elements. Hindawi International Journal of Antennas and Propagation, Vol. 2017, Article ID 8160768, doi:10.1155/2017/8160768.
Kumari R., Behera S. K. (2014). Investigation on Log-Periodic Dielectric Resonator Antenna Array for Ku-Band Applications. Electromagnetics, Vol. 34, Iss. 1, pp.19–33, doi:10.1080/02726343.2014.846175.
Trubin A. A. (1997). Scattering of electromagnetic waves on the Systems of Coupling Dielectric Resonators. Radio electronics, No. 2, pp. 35-42.
Trubin A. A. (2017). Modeling of the Optical Filters on Different WGM Disk Microresonators. Information and Telecommunication Sciences, Vol. 8, Iss. 1, pp. 26-30.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 A. A. Trubin
Ця робота ліцензується відповідно до 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.
