Резонанс Фано в довгiй лiнiї

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorНелiн, Є. А.
dc.contributor.authorНепочатих, Ю. В.
dc.date.accessioned2022-02-17T15:19:15Z
dc.date.available2022-02-17T15:19:15Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenIntroduction. Wave phenomena are fundamental in our world. One of the key wave phenomena is resonance, in which the amplitude of the forced oscillations increases sharply. The resonance characteristic of an oscillator — an oscillatory structure with one resonant frequency — is symmetrical with a good approximation. In 1961, Ugo Fano obtained a formula for the asymmetric resonance, later called the Fano resonance. The Fano resonance is due to two-wave interference and is observed in structures of various wave nature. The uniqueness of the Fano resonance is due to the combination of full transmission and full reflection in it with a sharp transition between them, which explains the significant interest in it. For electromagnetic waves of the optical range, Fano resonance is considered in many articles and only a few papers are devoted to the Fano resonance in the radio range. The purpose of this article is to theoretically substantiate the possibility of Fano resonance characteristic forming in a transmission line (TL), as well as to compare a Fano resonance TL with a classical half-wave resonator. 1 Symmetric resonance and Fano characteristics. In many cases, at resonance, the frequency dependence of the normalized oscillation amplitude is approximated by a symmetric universal resonance curve. Initially, the Fano resonance was discovered for quantum-mechanical waves. According to the Planck formula as a result of the transformations, the relationship between universal resonance curve and Fano characteristic arguments is shown. 2 Features of the Fano characteristic. Symmetric resonance curve is determined by single parameter — the quality factor, and Fano characteristic — by two: the quality and the asymmetry factors. Comparison of Fano asymmetric resonance curve and symmetric universal resonance curve has been performed. For convenience of comparison of symmetric resonance curve and Fano characteristic we superpose their maxima shifting Fano characteristic to the left by a value of asymmetry factor to the minus one power and present the resulting expression in the form of symmetric resonance curve expression. If the modulus of the asymmetry factor is much greater than one, symmetric resonance curve and Fano characteristic in the passband are close. Fano characteristic maximum and minimum correspond to the full transmission and full reflection of the wave. To achieve the full reflection special solutions are needed. In such wave structures as reflectors, filters based on TL sections, limited periodic structures relations of the full reflection can only be approached, and their exact fulfillment requires physically unattainable conditions, for example, unlimited periodic structure. 3 Full reflection in the transmission line with a stub. The impedance conditions of the full reflection required for the formation the zero of Fano characteristic are analyzed. One of the solutions is achievable in a TL with open-circuited or short-circuited stub. Physical features of full reflection in a TL with open-circuited or short-circuited stub are considered. 4 Fano resonance in the transmission lines based on stub and section. Transmissin lines based on open-circuited or short-circuited stub and TL section are considered. Based on TL model mathematical analysis of transmission coefficient frequency characteristics of these structures is performed. It is shown that the Fano characteristic is formed in such structures. Transmission line parameters and calculated frequency characteristics are given. Comparison of obtained characteristics with Fano resonance curve as well as with classical half-wave TL resonator characteristic is made. Compared to half-wave resonator, TLs with Fano’s characteristic permit sufficiently increase quality factor, suppress responses on near harmonics and to decrease structure size. 5 Fano resonance in the transmission lines based on two stubs. Transmissin lines based on two opencircuited or open-circuited and short-circuited stubs are considered. Transmission line parameters and calculated frequency characteristics are given. It is shown, as in the previous case, that the Fano characteristic is formed in such structures and their selectivity is higher compared to halfwave resonator. Possibility of ultra-narrowband frequency characteristic realization by means of the structure based on open-circuited and short-circuited stubs is demonstrated. Results discussion. The theoretical component of the obtained results is the established possibility of forming the Fano characteristic in TL with stubs, and the practical one is the possibility of increasing the quality factor and reducing the size of resonant structures based on TL with Fano characteristic against half-wave resonator. Of considerable interest is the possibility of implementing ultra-narrowband frequency characteristics with quality factor Q > 102/103. Conclusion. The Fano asymmetric resonance characteristic can be described by an expression, which shape is the same as for the symmetric universal resonance curve. Fano characteristic can be formed by TLs based on open-circuited or short-circuited stub with low-impedance TL section as well as by TLs based on two open-circuited stubs or one open-circuited and one short-circuited stubs. Compared to half-wave resonator in the first and the last two TLs quality factor is greater in 5.5, 11.6 and 47.4 times, dimensions are less in 1.5, 1.3 and 1.6 times respectively; there are no responses at the nearest harmonics.uk
dc.description.abstractruВыполнено сравнение асимметричной резонансной характеристики Фано и симметричной универсальной резонансной кривой. Проанализированы импедансные условия полного отражения, необходимого для формирования нуля характеристики Фано. Теоретически обоснована возможность резонанса Фано в длинных линиях (ДЛ) со шлейфами. Рассмотрены структуры на основе разомкнутого или короткозамкнутого шлейфа и отрезка ДЛ, а также на основе двух разомкнутых или разомкнутого и короткозамкнутого шлейфов. Выполнен математический анализ характеристик структур. Приведены параметры ДЛ и рассчитанные частотные характеристики коэффициента прохождения ДЛ. Выполнено сравнение полученных частотных характеристик с аналитической характеристикой Фано, а также с характеристикой классического полуволнового резонатора. По сравнению с полуволновым резонатором ДЛ с характеристикой Фано позволяют заметно повысить добротность, подавить отклики на частотах ближайших гармоник и уменьшить размеры. Показана возможность реализации сверхузкополосных частотных характеристик структурой на основе разомкнутого и короткозамкнутого шлейфов.uk
dc.description.abstractukВ статтi теоретично обґрунтовано можливiсть формування асиметричної резонансної характеристики Ф´aно в довгiй лiнiї (ДЛ) i пiдтверджено пiдвищення добротностi та зменшення розмiрiв ДЛ з резонансом Фано, як порiвняти з класичним пiвхвильовим резонатором. Резонанс Фано зумовлений двохвильовою iнтерференцiєю i виникає в структурах рiзної хвильової природи. Унiкальнiсть цього резонансу зумовлена поєднанням у ньому повного проходження та повного вiдбиття з рiзким переходом мiж ними. Для резонансу Фано характерна висока добротнiсть. Для електромагнiтних хвиль оптичного дiапазону резонанс Фано розглянуто в багатьох публiкацiях. Резонансу Фано в радiодiапазонi присвячено лише декiлька робiт. В статтi виконано порiвняння асиметричної резонансної характеристики Фано та симетричної унiверсальної резонансної кривої. Симетричну резонансну криву визначає один параметр – добротнiсть, а характеристику Фано – два: добротнiсть i параметр асиметрiї. Показано, що характеристику Фано можна описати виразом, форма якого така ж, як i для симетричної унiверсальної резонансної кривої. Встановлено умови, при яких у смузi пропускання цi характеристики близькi. Проаналiзовано iмпеданснi умови повного вiдбиття, необхiдного для формування нуля характеристики Фано. Теоретично обґрунтовано можливiсть резонансу Фано в довгих лiнiях (ДЛ) зi шлейфами. Розглянуто структури на основi розiмкнутого або короткозамкнутого шлейфа та вiдрiзка ДЛ, а також на основi двох розiмкнутих або розiмкнутого й короткозамкнутого шлейфiв. Виконано математичний аналiз частотних характеристик структур. Наведено параметри ДЛ та розрахованi частотнi характеристики коефiцiєнта проходження ДЛ. Виконано порiвняння отриманих частотних характеристик з аналiтичною характеристикою Фано, а також з характеристикою класичного пiвхвильового резонатора. Структури на основi ДЛ з характеристикою Фано дозволяють помiтно пiдвищити добротнiсть, подавити вiдгуки на найближчих гармонiках та зменшити розмiри, як порiвняти з пiвхвильовим резонатором. Продемонстровано можливiсть реалiзацiї надвузькосмугових частотних характеристик структурою на основi розiмкнутого й короткозамкнутого шлейфiв.uk
dc.format.pagerangeС. 88-94uk
dc.identifier.citationНелiн, Є. А. Резонанс Фано в довгiй лiнiї / Нелiн Є. А., Непочатих Ю. В. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2021. – Вип. 84. – С. 88-94. – Бібліогр.: 14 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2021.84.88-94
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/46595
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 84uk
dc.subjectрезонансна характеристикаuk
dc.subjectрезонанс Фаноuk
dc.subjectдовга лiнiяuk
dc.subjectresonance characteristicuk
dc.subjectFano resonanceuk
dc.subjecttransmission lineuk
dc.subjectрезонансная характеристикаuk
dc.subjectрезонанс Фаноuk
dc.subjectдлинная линияuk
dc.subject.udc621.372.22uk
dc.titleРезонанс Фано в довгiй лiнiїuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPIRR-2021_84_88-94.pdf
Розмір:
740.73 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 84