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
2024, № 4 · RADIO ENGINEERING

Non-reflective filters (review)

N.D. Malyutin1, T.T. Trinh1, G.A. Malyutin1

1 Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2024.4.4 UDC 621.372 EDN PRLHSD

Abstract

The subject of the review is non-reflective microwave filters (NF) of various types, also called absorption filters. Brief information from the history of the creation of SF is provided. Directional filters are considered, which served as the prototype of non-reflective filters, NFs on lumped elements, non-reflective filters with loaded sections of transmission lines, non-reflective filters on coupled lines. All of these types of devices differ from conventional filters in that they remain matched both in and out of the operating passband (or non-passband). Part of the unwanted frequency spectrum of the signal entering the input of such filters is not reflected back to the signal source, but is absorbed in the filter itself. This operating principle of the NF ensures effective matching with other devices in the system, which is a key characteristic when designing wideband equipment with multiple output and output channels tuned to different frequencies. An assessment is made of the current state of development, prospects for miniaturization and improvement of the characteristics of non-reflective filters.

  • non-reflective filters
  • absorption filters
  • Directional filters
  • lumped RLC elements
  • loaded sections of transmission lines
  • coupled lines
Аннотация (на русском)

Неотражающие фильтры CВЧ (обзор)

Предметом обзора являются неотражающие фильтры (НФ) СВЧ разных типов, называемые также поглощающими фильтрами. Приведены краткие сведения из истории создания НФ. Рассматриваются направленные фильтры, послужившие прототипом неотражающих фильтров, НФ на сосредоточенных элементах, неотражающие фильтры с нагруженными отрезками линий передачи, неотражающие фильтры на связанных линиях. Все эти типы устройств отличаются от обычных фильтров тем, что они остаются согласованными как в рабочей полосе пропускания (или непропускания), так и вне ее. Часть нежелательного частотного спектра сигнала, попадающего на вход таких фильтров, не отражается обратно к источнику сигнала, а поглощается в самом фильтре. Этот принцип функционирования НФ обеспечивает эффективное согласование с другими устройствами системы, что является ключевой характеристикой при проектировании широкополосной аппаратуры с несколькими выходными и выходными каналами, настроенными на разные частоты. Дана оценка современного состояния разработок, перспективы миниатюризации и улучшения характеристик фильтров неотражающего типа.

For citation

Malyutin N.D., Trinh T.T., Malyutin G.A. Non-reflective filters (review) // Journal of Radio Electronics. – 2024. – No. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.4.4

References

  1. Беляев Б.А. и др. Высокоселективный волноводный полосно-пропускающий фильтр с уровнем подавления помех более 120dB //Письма в ЖТФ. - 2023. - Т. 49. - №. 10.
  2. Аристархов Г. М., Аринин О.В., Кириллов И.Н. Микрополосковые фильтры на основе встречно-гребенчатых структур с дополнительной гальванической связью //Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. - 2018. - Т. 9. - №. 4. - С. 8-12.
  3. Михайлов М.А., Сдобнова В.П., Крутиев С.В. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО SIW-ТЕХНОЛОГИИ. - 2022.
  4. Беляев Б.А. и др. Миниатюрный высокоселективный полосно-пропускающий фильтр на двухпроводниковых шпильковых резонаторах //Ural Radio Engineering Journal. 2022. Vol. 6.№ 2. - 2022. - Т. 6. - №. 2. - С. 129-139.
  5. Беляев Б.А. и др. Широкополосный высокоселективный микрополосковый фильтр на двухмодовых резонаторах //Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. - 2022. - Т. 503, № 1. - С. 57-62.
  6. Беляев Б.А. и др. Монолитный миниатюрный полосно-пропускающий фильтр на многопроводниковых полосковых резонаторах //Письма в Журнал технической физики. - 2021. - Т. 47. - №. 13. - С. 16-20.
  7. Аристархов Г.М., Аринин О.В., Кириллов И.Н. Высокоизбирательные фильтры на основе гребенчатых и встречно-гребенчатых структур с ограниченным числом резонаторов //Радиотехника. - 2020. - Т. 84. - №. 1. - С. 35-44.
  8. Беляев Б.А. и др. Микрополосковые фильтры с широкими полосами пропускания //Письма в Журнал технической физики. - 2021. - Т. 47. - №. 7. - С. 30-34.
  9. Кац Б.М., Мещанов В.П., Саяпин К.А. КОМПАКТНЫЙ ДВУХДИАПАЗОННЫЙ ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИЙ ФИЛЬТР. - 2020.
  10. Патент № 2781040 C1 Российская Федерация, МПК H01P 1/203. СВЧ фильтр: № 2021139584: заявл. 27.12.2021: опубл. 04.10.2022 / Б.А. Беляев, А.М. Сержантов, С.А. Ходенков, А.М. Попов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева".
  11. Lewis W.D., Tillotson L.C. A non-reflecting branching filter for microwaves //The Bell System Technical Journal. - 1948. - Т. 27. - №. 1. - С. 83-95.
  12. Met V. Absorptive filters for microwave harmonic power //Proceedings of the IRE. - 1959. - Т. 47. - №. 10. - С. 1762-1769.
  13. Breitbarth J., Schmelzer D. Absorptive near-Gaussian low pass filter design with applications in the time and frequency domain //2004 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (IEEE Cat. No. 04CH37535). - IEEE, 2004. - Т. 3. - С. 1303-1306.
  14. Guyette A.C. et al. Perfectly-matched bandstop filters using lossy resonators //IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2005. - IEEE, 2005. - С. 517-520.
  15. Guyette A.C., Hunter I.C., Pollard R.D. Design of absorptive microwave filters using allpass networks in a parallel-cascade configuration //2009 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. - IEEE, 2009. - С. 733-736.
  16. Jachowski D R.Compact, frequency-agile, absorptive bandstop filters //IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2005. - IEEE, 2005. - С. 513-516.
  17. Фельдштейн Я. Синтез 4-х полюсников и 8-ми полюсников на СВЧ. - 1971.
  18. Альтман Д. Л., Лебедев И. В. Устройства сверхвысоких частот: Пер. с англ. - Мир, 1968.
  19. Будурис Ж., Шеневье П. Цепи сверхвысоких частот:(Теория и применение). - Сов. радио, 1979.
  20. Тиличенко М.П. Режекторные фильтры СВЧ поглощающего типа //Вестник Гомельского государственного технического университета им. ПО Сухого. - 2001. - №. 2 (5). - С. 020-027.
  21. Тиличенко М.П. Фильтры СВЧ поглощающего типа логопериодической структуры. - 2004.
  22. Сычев А.Н., Рудый Н.Ю. Параметры несимметричных связанных линий с неоднородным диэлектриком //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2018. - Т. 21. - №. 4-1. - С. 7-15.
  23. Sychev A.N. et al. Theory of Doubly-Shielded Coupled Lines for Directional Couplers of Various Directivity Types With Impedance Transformation //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2022.
  24. Тиличенко М. П. Направленный фильтр в гибридном исполнении //Вестник Гомельского государственного технического университета им. ПО Сухого. - 2006. - №. 3 (26). - С. 076-082.
  25. Агуреев А.В. и др. ДВА ФИЛЬТРА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ //Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2020. - Т. 16. - №. 3. - С. 83-93.
  26. Kim J.P. Improved design of single-section and cascaded planar directional filters //IEEE transactions on microwave theory and techniques. - 2011. - Т. 59. - №. 9. - С. 2206-2213.
  27. Летавин Д.А., Мительман Ю.Е., Чечеткин В.А. Метод уменьшения размеров микрополосковых мостовых устройств //Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - 2016. - №. 5. - С. 52-56.
  28. Летавин Д.А. Способ миниатюризации микрополоскового двухшлейфного моста //Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - 2017. - №. 5. - С. 41-46.
  29. Morgan M.A., Boyd T.A. Theoretical and experimental study of a new class of reflectionless filter //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2011. - Т. 59. - №. 5. - С. 1214-1221.
  30. Khalaj-Amirhosseini M., Taskhiri M.M. Twofold reflectionless filters of inverse-Chebyshev response with arbitrary attenuation //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2017. - Т. 65. - №. 11. - С. 4616-4620.
  31. Ерохин В.В. Верификация модели интегральной катушки индуктивности для СВЧ LC-фильтров в Si-и SiGe-системах на кристалле //Вестник СибГУТИ. - 2022. - №. 2 (58). - С. 94-109.
  32. Ерохин В.В., Завьялов С.А. Автоматизированный синтез топологий интегральных сверхвысокочастотных LC-фильтров с минимизацией потерь в полосе пропускания //Омский научный вестник. - 2023. - №. 4 (188). - С. 152-161.
  33. Ерохин В.В., Завьялов С.А. Оптимизация топологий интегральных катушек индуктивности для синтеза СВЧ LC-фильтров в Si/SiGe/GaAs-системах на кристалле //Вестник СибГУТИ. - 2023. - Т. 17. - №. 3. - С. 87-105.
  34. Psychogiou D., Gómez-García R. Reflectionless adaptive RF filters: Bandpass, bandstop, and cascade designs //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2017. - Т. 65. - №. 11. - С. 4593-4605.
  35. Simpson D.J., Gómez-García R., Psychogiou D. Mixed-technology quasi-reflectionless planar bandpass filters //2018 48th European Microwave Conference (EuMC). - IEEE, 2018. - С. 551-554.
  36. Gomez-Garcia R., FerrerasJosé-María Mu, Psychogiou D. Split-type input-reflectionless multiband filters //IEEE Microwave and Wireless Components Letters. - 2018. - Т. 28. - №. 11. - С. 981-983.
  37. Gomez-Garcia R., Munoz-Ferreras J.M., Psychogiou D. RF reflectionless filtering power dividers //IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. - 2018. - Т. 66. - №. 6. - С. 933-937.
  38. Gomez-García R., Munoz-Ferreras J.M., Psychogiou D. Dual-behavior resonator-based fully reconfigurable input reflectionless bandpass filters //IEEE Microwave and Wireless Components Letters. - 2018. - Т. 29. - №. 1. - С. 35-37.
  39. Gómez-García R., Muñoz-Ferreras J.M., Psychogiou D. Tunable input-quasi-reflectionless multiplexers //2018 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on 5G Hardware and System Technologies (IMWS-5G). - IEEE, 2018. - С. 1-3.
  40. Wu X., Li Y., Liu X. High-order dual-port quasi-absorptive microstrip coupled-line bandpass filters //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2019. - Т. 68. - №. 4. - С. 1462-1475.
  41. Лощилов А.Г. Анализ и оптимизация широкополосных устройств и антенн на основе нерегулярных структур комбинированного типа: дис. - Том. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники (ТУСУР) РАН, 2008.
  42. Малютин Н.Д., Воробьев П.А. Анализ характеристик связанных полосковых линий на неоднородном диэлектрике с сосредоточенными регулируемыми неоднородностями //Известия высших учебных заведений Министерства высшего и среднего специального образования СССР. Радиоэлектроника. - 1975. - Т. 18. - №. 2. - С. 97-99.
  43. Thanh T.T., Loschilov A.G. Reflectionless Stripline Filters //2023 IEEE Ural-Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). - IEEE, 2023. - С. 135-138.