Skip to main content

Tuneable filters based on dielectric resonators

Article Category

Article available in the folowing languages:

Szybkie rezonatory na potrzeby komunikacji ruchomej

Dzięki zastosowaniu innowacyjnych szybkich strojonych rezonatorów dielektrycznych systemy UMTS (ang. Universal Mobile Telecommunications System, Uniwersalny System Telekomunikacji Ruchomej) spełniają surowe wymagania UE.

Gospodarka cyfrowa

Rygorystyczne przepisy UE narzucają określone wymagania, które muszą spełniać parametry filtrów stacji bazowych emitujących sygnały telekomunikacji ruchomej o częstotliwościach wynoszących około 2 GHz. Aby spełnić obecne oraz przyszłe wymagania UE, w ramach projektu TUF opracowano innowacyjne dielektryczne filtry rezonatorowe. Te nowe rezonatory charakteryzują się nadzwyczaj niskimi stratami dielektrycznymi, a ponadto mogą być używane w innych dziedzinach nauki do wykonywania dokładnych pomiarów całkowitej mocy promieniowania (do bolometrii). Strojenie odbywa się za pomocą dwóch sprzężonych modów rezonansowych: cylindrycznego rezonatora dielektrycznego z rezonansem o modzie TE01d i planarnego mikrofalowego rezonatora szczelinowego. Częstotliwość rezonansowa tego zespołu rezonatorów zmienia się w następstwie zmian w sprzężeniu tych dwóch modów. Do sterowania sprzężeniem międzymodowym służą przełączniki mikroelektromechaniczne (MEMS) lub piezoelektryczne. Taki opracowany laboratoryjnie i chroniony patentowo zespół rezonatorów o częstotliwości roboczej 2 GHz można stroić do 5 MHz w krokach co 0,25 MHz. Jego nieobciążony współczynnik dobroci wynosi ok. 10 000, a zmierzony czas przełączania wynosi około jednej milisekundy. Zmiana konfiguracji rezonatora szczelinowego powoduje zmianę sprzężenia międzymodowego, a w konsekwencji wpływa na zakres strojenia. Układ rezonatora cylindrycznego z czterema rezonatorami radialnymi rozmieszczonymi symetrycznie pod nim wykazał się bardzo małym sprzężeniem międzymodowym i nie miał wpływu na częstotliwość rezonansową rezonatora cylindrycznego. Za pomocą symulacji numerycznych pól uczestnicy projektu poszukiwali optymalnej konfiguracji szczelin. W wypadku czterech symetrycznie ułożonych szczelin na płaszczyźnie stwierdzono, że ich obecność w zespole nie wywołuje żadnego znaczącego efektu i częstotliwość pozostaje taka jak początkowa częstotliwość rezonatora cylindrycznego. Pomyślne strojenie uzyskano po zastąpieniu przełączników MEMS dostępnymi na rynku piezoelektrycznymi siłownikami bimorficznymi. Wyżej wymienione bardzo obiecujące rezultaty stanowią dla uczestników projektu zobowiązanie do dalszej optymalizacji konstrukcji rezonatorów planarnych. Obecnie starają się oni osiągnąć dużo szerszy zakres strojenia bez utraty już uzyskanego wysokiego współczynnika dobroci.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania