Микрополосковый полосовой фильтр

 

Использование: техника СВЧ-диапазона. Сущность изобретения: микрополосковый полосовой фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой выполнено металлическое покрытие, а на другой размещены полосковые Л-обраэные резонаторы, электромагнитно связанные между собой. К внутренней стороне средней части каждого полоскового П-обра ного резонатора подключен параллельный короткозамкнутый шлейф, волновое сопротивление которого больше волнового сопротивления полоскового П-образного резонатора. 2 ил.

СОЮЗ, СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 P 1/205

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4908698/09 (22) 18.02,91 (46) 23.07.93. Бюл. й1. 27 (76) М.Е,Ильченко, А.В.Захаров, М,B.Неиленко, С.Л.Комиссаров и Ю.Л.Конрад (56) Справочник по элементам полосковой техники / Под редакцией А.Л. Фельдштейна, М.: Связь, 1979. с. 196, рис. 7.4.

Зелях Э.В, и др. Миниатюрные устройства УВЧ- и ОВЧ-диапазонов на отрезках линий. М.: Радио и связь, 1989, с. 78, рис.5.2, (54) МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ПОЛОСОВОЙ

ФИЛЬТР

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в миниатюрных частотно-селективных устройствах.

Цель изобретения — уменьшение габаритов и расширение полосы заграждения.

На фиг. 1 представлена конструкция микрополоскового полосового фильтра; на фиг. 2 — зависимость рабочего затухания 1 фильтра от соотношения частот f/f ;

Фильтр содержит диэлектрическую подложку 1, на одной из поверхностей которой выполнения металлическое покрытие, а на другой поверхности размещены электромагнитно связанные полосковые П-образные резонаторы 2. К внутренней стороне продольной ветви каждого из П-образных резонаторов 2 подключен параллельный короткоэамкнутый шлейф 3, волновое сопротивление которого выбрано большим волнового сопротивления резонатора 2.

Входная и выходная линии 4 служат для подведения и снятия СВЧ-сигнала..,5U,„, 1830158 А3 (57) Использование: техника СВЧ-диапазона, Сущность изобретения: микрополосковый полосовой фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой выполнено металлическое покрытие, а на другой размещены полосковые П-образные резонаторы, злектромагнитно связанные между собой. К внутренней стороне средней части каждого полоскового П-обраяного резонатора подключен параллельный короткозамкнутый шлейф, волновое сопротивление которого больше волнового сопротивления полоскового П-образного резонатора. 2 ил.

Микрополосковый полосовой фильтр работает следующим образом.

СВЧ-сигнал в полосе пропускания (ПП) проходит через электромагнитно связанные резонаторы 2, а в полосе заграждения отра- О жается от них. Фильтр. характеризуется множеством ПП, связанным с частотами параллельного резонанса ир„, и = 1, 2...„ С» резонаторов. Частоте а р соответствует основная (рабочая) ПП фильтра, а часто- О те rcy — первая паразитная ПП фильтра. 00

Между этими ПП располагается полоса заграждения фильтра. Чем больше взаимное удаление частот жр1 и ар . характериэу-. емое вепичииои R = отр т терт, тем ши- (Д ре полоса заграждения фильтра, Частоты и р„являются полюсами входного сопротивления резонатора на одном из его разомкнутых концов: Хвх (сор„) = +. Оо

В известном фильтре

1830158 ра, K = 1e:(m,1ш/1, Iл/1), R = R(m 1./I, 1,/1) (3) (4) 40 х„„=- — W ctg (- — — ) (1) и1 ч где@/--волновое сопротивление П-образного резонатора. ! — общая длина П-образного резонаточ — скорость распространения электромагнитной волны в резонаторе. 10

Из выражения (1) определяем;

Ayt=7tv/I; Npz=2лч/1. Это позволяет заключить, что общая длина П-образного резонатора 1 равна половине длины волны соответствующей центральной частоте основной полосы пропускания, I = о /2, а величина R = 2, что свидетельствует об узкой полосе заграждения фильтра-прототипа.

Поскольку полуволновой резонатор выполнен П-образной формы с одной продольной и двумя поперечными ветвями, то его длина совпадает с длиной поперечной ветви и эта длина несколько меньше /4, Наличие положительного эффекта в предложенном техническом решении будет

Обосновано, если показать, что габариты резонаторов, входящих в состав фильтров, меньше габаритов резонаторов фильтрапрототипа, а величина R > 2, Если к внутренней стороне продольной ветви П-образного резонатора подключить параллельный короткоэамкнутый шлейф. с волновым сопротивлением WLLj и длиной 1щ, то его входное сопротивление изменится

35 где m = W /W — относительное волновое сопротивление шлейфа, I> — длина части П-образного реэонато45 ра, размещенная левее точки подключения шлейфа,.

Приравнивая выражение (2) бесконечности, можно определить частоты параллельного резонанса вновь образованного резонатора оу,, вр2, найти величины 1Ш (эаметим, что длина вновь образованного резонатора равна 1ш) и R, и оценить положительный эффект. Эффект уменьшения габаритов резонатора удобно характеризовать параметром К = (4, /4)lш который оценивает его длину по отношению к четвертьволновому отрезку, длина которого примерно равна длине резонатора прототипа, Из выражения (2) ледует, что величины К и R являются функциями трех параметров резонатора: m — относительным волновым сопротивлением шлейфа; 1 /I относительной длиной шлейфа; 1л/1- относительной длиной части П-образного резонатора, лежащей левее точки подключения шлейфа. В общем случае функциональная зависимость может быть установлена лишь численными методами, что несколько затрудняет определение области допустимых параметров предложенного технического решения при которых имеет место положительный эффект. Если положить 1л/1 = 1/2 (шлейф подключен к середине П-образного резонатора), то зависимости (3), (4) могут быть выражены в явном виде. При l /1 = 1 (длина шлейфа равна длине П-образного резонатора I„= 1) имеем

К(m,1щ/1= 1) = л/4 arctg(1+ 4m), (4а)

R (m, l /I = 1) = л/2 arctg(1+ 4m) (За) В табл. 1 приведены отдельные значения зависимостей (За), (4а). При I /I = 1/2 (длина шлейфа равна половине длины П-образного резонатора 1ш = 1/2) зависимости (3), (4) принимают вид

К (m, 1ш/I = 1/2) = 7г/2 arctg(2m) (Зб)

R (m, 1„/I = 1/2) = л /2 arctg(2m) (4б) В табл. 2 приведены значения зависимостей (Зб) (46).

Данные табл. 1 и 2 свидетельствуют о наличии положительного эффекта имеющего место в предложенном техническом решении. Причем положительный эффект возрастает по мере увеличения параметра

m (волнового сопротивления короткозамкнутого шлейфа).

На фиг. 2 представлена функция рабочего затухания L, дБ, четырехреэонаторного микрополоскового полосового фильтра рассчитанного на частоту fo = 480 МГц. Его габариты на поликоровой подложке (е2= 9,6) составили 488х20 1 мм. Волновое сопротивление П-образных резонаторов принято равным 30 Ом, короткозамкнутых шлейфов

60 Ом (m = 2), подводящих линий 50 Ом.

Минимальные потери фильтра в полосе пропускания составили 3 дБ, ширина ПП по уровню 3+ 3 дБ 30 МГц, минимальные потери в первой паразитной ПП 20 дБ, Таблица 1

Таблица 2

Формула изобретения

Микрополосковый полосовой фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой выполнено металлическое покрытие, а на другой поверхности размещены полосковые П-образные резонаторы, электромагнитно связанные между собой. отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и расширения полосы заграждения, к внутренней кромке. средней части каждого полоскового

П-образного резонатора подключен введен5 ный короткозамкнутый шлейф, параллельный его боковым сторонам. волновое сопротивление которого больше волнового сопротивления полоскового П-образного резонатора.

1830158

2, /О я2.

Составитель М. Ильченко

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Лисина

Редактор

Заказ 2494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101