新型微型帶通濾波器：可抑制無線電干擾

導讀

據俄羅斯西伯利亞聯邦大學官網近日報道，該校與克倫斯基物理研究所的研究人員提出一種新型多模帶狀線諧振器。科學家們使用這種諧振器可以創造出現代通信系統所需的具有獨特頻率選擇特性的微型帶通濾波器。

背景

通信系統、雷達系統、無線電導航與專用無線電設備的快速發展與普及，導致了電磁環境嚴重惡化。每一種無線電設備都工作在其自身的頻率範圍內，同時又會為其他設備帶來無線電干擾。

（圖片來源：CC0 Public Domain）

為了降低干擾程度，科學家們使用了具有無線電噪音頻率濾波功能的設備。這些設備稱為「頻率選擇設備」或者「濾波器」。它們在無線電發射設備中，用於減弱發射設備發出的主頻帶之外的信號；在接收設備中作為預選器，用於減弱來自天線的干擾。

由高通濾波器（左）與低通濾波器（右）組成的電視信號分離器。（圖片來源：維基百科）

因此，無線電濾波器用於讓處於特定頻率範圍之內的電磁波通過。在這些頻率範圍之內，濾波器輸出信號的衰減很小。處於這些頻率範圍之內的頻帶就是通帶（透明）。剩餘的頻率範圍就是阻帶（抑制）。

創新

近日，俄羅斯西伯利亞聯邦大學與克倫斯基物理研究所的研究人員提出一種新型多模帶狀線諧振器。科學家們使用這種諧振器可以創造出現代通信系統所需的具有獨特頻率選擇特性的微型帶通濾波器。這項研究的主要成果發表在《技術物理快報（Technical Physics Letters）》期刊上。

（圖片來源：西伯利亞聯邦大學）

技術

如今，濾波器廣泛應用於集總元件，例如電感器與電容器、壓電和磁致伸縮濾波器、表面聲波濾波器。然而，在微波範圍內，科學家採用的是基於相互作用的電動力學諧振器的濾波器。帶狀線諧振器在範圍廣泛的電動力學諧振器中擁有一個特殊位置。它們由通常處於介電基底上的帶狀導體組成。帶狀線諧振器具有穩定性高、尺寸小、成本低等特性，最重要的是，易於採用現代平面集成電路技術生產。

西伯利亞聯邦大學無線電工程系教授 Aleksey Serzhantov 表示：「我們在研究中提出了一種位於帶狀導體雙面圖案基底上的新型微型帶狀線諧振器。因為工作時在腔體中用到了幾種振蕩模式，我們不僅可以減小基於這些諧振器的帶通濾波器的尺寸，也可以顯著提升它們的選擇特性。我們團隊開發的這些濾波器表現出具有獨特斜坡陡峭度的通帶以及超寬的高頻阻帶，它在高達通帶中心頻率5倍的頻率上實現了100 dB的信號衰減。實際上，這意味著它比已知的類似技術具有更好的選擇性。而且，這樣一來，我們可以加強對干擾的免疫力，提升信息傳輸的質量和範圍，例如在蜂窩和衛星通信系統、雷達以及無線電導航中。」

關鍵字

頻率、無線電、通信

參考資料

【1】Belyaev et al. A Highly Selective Bandpass Filter Based on Suspended Substrate Resonators with a Two-Sided Stripline Pattern, Technical Physics Letters (2019). DOI: 10.1134/S1063785019050225

【2】http://www.sfu-kras.ru/en/news/22021

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