DESCRIPTION AND METHODS OF COMMERCIALIZATION OF DEVELOPMENT OF FILTERS ON SUSPENDED SUBSTRATE

DESCRIPTION AND METHODS OF COMMERCIALIZATION OF DEVELOPMENT OF FILTERS ON SUSPENDED SUBSTRATE

Valery Kopersky

student, Kalashnikov Izhevsk State Technical University,

 Russia, Izhevsk

Ramil Buzanov

student, Kalashnikov Izhevsk State Technical University,

Russia, Izhevsk

Kristina Salnikova

candidate of economic sciences, Kalashnikov Izhevsk State Technical University,

Russia, Izhevsk

ОПИСАНИЕ И СПОСОБЫ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ ФИЛЬТРОВ НА ПОДВЕШЕННОЙ ПОДЛОЖКЕ

Коперский Валерий Вячеславович

студент, Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

Бузанов Рамиль Альфредович

студент, Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

Сальникова Кристина Владимировна

 канд.экон.наук, Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены высокоселективные устройства на подвешенной подложке с позиции технологичности, технических характеристик, применимости и конкурентоспособности. Дано понятие «коммерциализация прав на результаты интеллектуальной деятельности», представлены способы коммерциализации интеллектуальной собственности.

Ключевые слова: фильтры на подвешенной подложке, сверхвысокочастотная (СВЧ) техника, уменьшение размеров, изобретение, коммерциализация прав.

В настоящее время в виду развития сетей 5G, систем спутниковых радиотрактов, радиолокационных исследований, а также роста потребителей беспроводных сетей необходимы новые подходы по решению задач в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне. Современные беспроводные сети очень плотно используют спектр частот и постоянно расширяют частотные диапазоны. В связи с этим необходимы высокоселективные устройства для разделения каналов, уменьшения влияния электронных устройств друг на друга, подавления внеполосных излучений. Необходимы фильтры, свободные от паразитных полос пропускания, имеющие высокий уровень подавления, и малые габариты. От размеров элементов напрямую зависят габариты радиоэлектронных устройств и приборов.

Идеальный селективный прибор должен иметь бесконечно малые потери в полосе пропускания, бесконечно малый вес и размеры, бесконечно большое подавление, прямоугольную амплитудно-частотную характеристику, линейную фазочастотную характеристику, бесконечно малое групповое время запаздывания, отсутствие паразитных полос пропускания и т.д. В реальных устройствах все эти параметры противоречат друг другу и приходится находить компромисс между ними. Целью разработки фильтров на подвешенной подложки (далее ФПП) является приближение к идеальным характеристикам ближе, чем иные топологии микрополосковых фильтров.

Инженерам проектирующим микрополосковые фильтры, безусловно, знаком эффект «разваливания» амплитудно-частотной характеристики фильтра при чрезмерно сильной связи между резонаторами. Именно этот эффект взят за основу ФПП. Резонаторы фильтра расположены встречно-параллельно относительно друг друга на обеих сторонах подложки, которая, в свою очередь, заключена эквидистантно между крышками фильтра, образующих корпус изделия. Таким образом, из-за сильной лицевой связи между парой резонаторов их резонансная частота перемещается вниз по частотному диапазону. Путем установки нескольких пар резонаторов удается выделить нижайшую частоту колебаний и качественно подавить паразитные полосы фильтра. В связи с перемещением частоты колебаний резонаторов вниз по частотному диапазону удается значительно снизить длины резонаторов по сравнению с классическими топологиями (более чем в 4 раза), а, следовательно, и габариты фильтра (рис. 1a).

Для сравнения на рисунке 2, приведено сравнение АЧХ образца ФПП и классического фильтра гребенчатой структуры (далее ФГС) третьего порядка (при расчете в квазистатическом приближении), из которого видно, что традиционный ФГС не может обеспечить качественное внеполосное подавление при такой полосе пропускания. Кроме того, длина резонаторов ФГС составила 96,3 мм, а длина резонаторов ФПП – 19 мм, что позволило в несколько раз снизить габариты фильтра. При этом ФГС был смоделирован на подложке из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, фильтр ФПП на подложке из стеклотекстолита толщиной 0,1 мм. Центральная частота обоих фильтров – 440 МГц, полоса пропускания – 20%.

a                                                                                                                                     b

Рисунок 1. Сравнение длин резонаторов классического и фильтра на подвешенной подложке (a), реальный образец ФПП (b)

Рисунок 2. Сравнение АЧХ ФПП и фильтра гребенчатой структуры

Из графиков наблюдаем недостаточный уровень внеполосного подавления у классического фильтра, и близкое расположение () паразитных полос пропускания. У ФПП, напротив, вблизи полосы пропускания присутствуют нули пропускания, позволяющие добиться большего подавления вблизи рабочей полосы. Протяженность полосы подавления ФПП (по уровню минус 20 дБ) составляет более, чем (). Реальный образец ФПП представлен на рисунке 1 b. Так же к преимуществам фильтра относится отсутствие излучений, так как корпус фильтра представляет из себя замкнутое экранированное пространство.

Данная разработка представляет собой практически изобретение, являющееся результатом интеллектуальной деятельности (далее РИД). РИД предоставляется правовая охрана. Охрану в качестве патента можно получить на изобретения, полезные модели и промышленные образцы. Чтобы обеспечить правовую охрану техническому решению, оно должно соответствовать всем условиям патентоспособности, установленным в статьях 1350-1352 ГК РФ для того или иного объекта. Если заявляемый объект соответствует всем условиям патентоспособности, то патентная экспертиза будет завершена решением о выдаче патента. Патент – охранный документ, который удостоверяет исключительное право физического или юридического лица на объект патентного права.

Рынок научно-технической продукции с использованием объектов интеллектуальной собственности представляет собой сферу экономических отношений. Представленная разработка имеет широкий потенциал коммерциализации. Под коммерциализацией прав на РИД понимается введение прав на РИД в хозяйственный оборот любым способом с целью получения прибыли. Правообладатель РИД может осуществлять практическое применение (внедрение) РИД в хозяйственную деятельность самостоятельно в собственном производстве либо передать права на РИД для внедрения другому лицу. Распространенными способами распоряжения исключительным правом на основе гражданско-правовых договоров являются: договор отчуждения; лицензионный договор; договор коммерческой концессии; инвестиционный договор.

Данные фильтры могут стать чрезвычайно востребованными в СВЧ технике. Фильтры можно реализовать с помощью LTCC–технологии и значительно снизить массогабаритные характеристики, что станет еще более привлекательным аргументом для потенциальных потребителей.Селективные устройства применяются во многих областях электронной техники. Так, среди таких устройств можно отметить различного рода смесители сигналов, умножители частоты, усилители и другие устройства компоновки современных приборов СВЧ. Среди систем СВЧ следует выделить системы связи, радиолокационные станции с фазированными антенными решетками (ФАР), измерительную аппаратуру СВЧ и др. В них число применяемых фильтров может достигать десятков и сотен (например, в современных ФАР). При этом наиболее востребованными являются полосно-пропускающие фильтры с высоким уровнем частотной селективности.

В рамках работы были исследованы и представлены превосходящие технические характеристики ФПП перед классическими микрополосковыми фильтрами, и перспектива применения ФПП в современной СВЧ-технике. Отмечена перспектива возможности  коммерциализации данной разработки.

Список литературы:

1. Аристархов Г. М., Аринин О. В., Кириллов И. Н. Высокоизбирательные фильтры на основе гребенчатых и встречно-гребенчатых структур с ограниченным числом резонаторов // Радиотехника. 2020. № 1 (2). С. 35–44
2. Беляев Б. А., Ходенков С. А., Шепета Н. А. Исследование микрополосковых многомодовых резонаторов и сверхширокополосных фильтров на их основе // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 2. С. 210–214
3. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров. М.: Радио и связь, 1983. 752 с.
4. Захаров А. В., Ильченко М. Е., Пинчук Л. С. Полосковые полоснопропускающие фильтры малой толщины для сантиметрового диапазона // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 2017. № 60 (2). С. 107–120
5. Коперский В. В., Широких С. А., Шишаков К. В. Практический синтез компактных полосковых фильтров в диапазоне частот 430 МГц – 15 ГГц // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2022. Т. 24, № 2. С. 92–104. DOI: 10.22213/2413-1172- 2021-2-92-104
6. Маклашов В. А. Полосковые СВЧ-фильтры, встроенные в печатную плату // Радиотехника. 2019. Т. 83, № 10. С. 46–50
7. Маттей Г. Л., Янг Л., Джонс Е. М. Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи : пер. с англ. М. : Связь, 1971
8. Новая конструкция миниатюрного микрополоскового резонатора на основе встречно-штыревой структуры / Б. А. Беляев, А. М. Сержантов, Я. Ф. Баль- Радиотехника и связь 103 ва, А. А. Лексиков, Р. Г. Галеев // Письма в ЖТФ. 2014. № 22. С. 52–60
9. Новая конструкция миниатюрного фильтра на микрополосковых резонаторах со встречно-штыревой структурой проводников / Б. А. Беляев, А. М. Сержантов, Я. Ф. Бальва, А. А. Лексиков, Р. Г. Галеев // Письма в ЖТФ. 2015. № 10. С. 89–96
10. Патент 2390889. Российская Федерация, МПК H01P1/203. Полосковый фильтр: № 2008101285/09, заявл. 20.07.2009, опубл. 27.05.2010 / БеляевБ. А., ЛексиковА. А., СержантовА. М.
11. Патент 2504870. Российская Федерация, МПКH01P1/203. Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр: № 2012134765/08, заявл. 14.08.2012, опубл. 20.01.2014 / Беляев Б. А., Лексиков А. А., Сержантов А. М., Волошин А. С., Бальва Я. Ф.
12. Современная теория фильтров и их проектирование / под ред. Т. Темеша, С. Митра. М. : Мир, 1977. 560 с.
13. Abdulhamid M., Mugambi A. Design of 2.4 GHz microwave bandpass filter. J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol, 2019, no. 12, pp. 773-779. DOI: 10.17516/1999- 494X-0177
14. Belyaev B. A., Serzhantov A. M., Tyurnev V. V., Bal’va Y. F., Leksikov A. A. Planar bandpass filter with 100-dB suppression up to tenfold passband frequency. Progress in Electromagnetics Research C, 2014, no. 48, pp. 37-44
15. Cameron R. J., Kudsia C. M., Mansour R. R. Microwave Filters for Communication Systems: Fundamentals, Design, and Applications. John Wilеy & Sons, Inc., 2007
16. Hong J.-S. Microstrip Filters for RF. Microwave Application. New York: John Wilеy & Sons, Inc., 2011
17. Hieng Tiong Su, Suherman P. M., Jackson T. J. Novel tunable bandpass filter realized using bariumstrontium-titanate thin films. IEEE Transactions on Micro-wave Theory and Techniques, 2008, vol. 56, no. 11, pp. 2468-2473