Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2021, № 10 · RADIO ENGINEERING

Ultra-wideband band-pass filter based on a multilayer strip-slot transition

D.G. Fomin1, N.V. Dudarev1, S.N. Darovskikh1

1 South Ural State University (National Research University), Cheliabinsk, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2021.10.13 UDC 621.372.543.2 EDN KSSCSG

Abstract

The paper presents the results of theoretical and experimental researches of an ultra-wideband bandpass filter (UWB BPF) based on a multilayer strip-slot transition. Theoretical results are obtained in two ways: 1) by designing an equivalent circuit of the UWB BPF where each element is presented in the form of a two-port network with the corresponding matrix of A-parameters and 2) by numerical simulation in a rigorous formulation of the electrodynamics problem. Experimental results were obtained on a sample of the UWB BPF using a vector network analyzer. The results of theoretical and experimental researches are in good qualitative and numerical agreement. The investigated UWB BPF has a relative pass band at a level of -3 dB relative to the maximum transmission coefficient equal to 49,2% according to experimental research and 51% according to theoretical research.

  • bandpass filter
  • U-shaped strip resonator
  • U-shaped slot resonator
  • MULTILAYER STRIP-SLOT TRANSITION
Аннотация (на русском)

Сверхширокополосный полосно-пропускающий фильтр на основе многослойного полосково-щелевого перехода

В работе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований сверхширокополосного полосно-пропускающего фильтра (СШП ППФ) на основе многослойного полосково-щелевого перехода (МПЩ) по оценке его применимости в инфокоммуникационных системах. Теоретические результаты получены путем построения эквивалентной схемы СШП ППФ и дальнейшего её матричного моделирования, а также путем численного моделирования СШП ППФ в строгой постановке электродинамической задачи. Экспериментальные результаты получены на макете СШП ППФ при использовании векторного анализатора цепей. Результаты теоретических и экспериментальных исследований находятся в хорошем качественном и количественном согласовании. Так, согласно проведенным исследованиям, СШП ППФ имеет относительную полосу пропускания по уровню -3 дБ относительно максимума коэффициента передачи, равную 49,2% при экспериментальном исследовании, и 51% - при теоретическом.

For citation

Fomin D.G., Dudarev N.V., Darovskikh S.N. Ultra-wideband band-pass filter based on a multilayer strip-slot transition // Journal of Radio Electronics. – 2021. – No. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.10.13

References

  1. Разиньков С.Н. Основные направления развития и базовые технологии создания систем радиосвязи со сверхширокополосными сигналами. Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2019. №11. С.38-44.
  2. Gezici S., Poor H.V. Position Estimation via Ultra-Wide-Band Signals. Proceedings of the IEEE. 2009. V.97. P.386-403. https://doi.org/10.1109/JPROC.2008.2008840
  3. Wang L.T., Yang X., Ming H. Review on UWB Bandpass Filters. In book: UWB Technology - Circuits and Systems. London, IntechOpen. 2019. http://doi.org/10.5772/intechopen.87204
  4. Hsu C-L, Hsu F-C, Kuo J.K. Microstrip Bandpass Filters for Ultra-Wideband (UWB) Wireless Communications. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2005. P.679-682. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2005.1516698
  5. Xu L., Zhu T. Design of Ultra-Wideband (UWB) Filter based on Defected Ground Structure. 2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC). 2015. P.1-3. https://doi.org/10.1109/APMC.2015.7413142
  6. Han L., Wu K., Zhang X. Development of Packaged Ultra-wideband Bandpass Filters. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2010. V.58. P.220-228. https://doi.org/10.1109/TMTT.2009.2036399
  7. Gao X., Feng W., Che W. Compact Ultra-Wideband Bandpass Filter With Improved Upper Stopband Using Open/Shorted Stubs. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2017. V.27. P.123-125. https://doi.org/10.1109/LMWC.2016.2647385
  8. Zhu H., Chu Q-X. Compact Ultra-wideband (UWB) Bandpass Filter Using Dual-Stub-Loaded Resonator (DSLR). IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2013. V.23. P.527-529. https://doi.org/10.1109/LMWC.2013.2278278
  9. Chu Q-X., Tian X-K. Design of UWB Bandpass Filter Using Stepped-Impedance Stub-Loaded Resonator. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2010. V.20. P.501-503. https://doi.org/10.1109/LMWC.2010.2053024
  10. Shome P.P., Khan T. A Compact Design of Circular Ring-Shaped MMR Based Bandpass Filter for UWB Applications. 2019 IEEE Asia-Pacific Microwave Conference (APMC). 2019. P.962-964. https://doi.org/10.1109/APMC46564.2019.9038392
  11. Fomin D.G., Dudarev N.V., Darovskikh S.N. Scattering matrix simulation of the volumetric strip-slot transition and estimation of its frequency properties. Journal of Physics: Conference Series. 2020. V.1679. P.1-6. http://doi.org/10.1088/1742-6596/1679/2/022032
  12. Pozar D.M. Microwave Engineering, 4th ed. Hoboken, Wiley. 2011. 732 p.
  13. Гвоздев В.И., Нефeдов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. Москва, Наука. 1985. 256 с.
  14. Kostenetskiy P., Semenikhina P. SUSU Supercomputer Resources for Industry and fundamental Science. 2018 Global Smart Industry Conference (GloSIC). 2018. P.1-7. https://doi.org/10.1109/GloSIC.2018.8570068