Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр

 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Техническим результатом при использовании изобретения является существенное уменьшение габаритов фильтра с широкой рабочей полосой пропускания (до 100%), при одновременном повышении крутизны склонов его амплитудно-частотной характеристики и значительном увеличении затухания в полосах заграждения. В микрополосковом широкополосном полосно-пропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники в виде шпилечных резонаторов, состоящих из отрезков регулярных микрополосковых линий различной ширины и электромагнитно связанных между собой, полосковые проводники выполнены в виде встречно направленных шпилечных резонаторов, и широкий отрезок полоскового проводника своим концом соединен с экраном. 2 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот.

Известен микрополосковый полосно-пропускающий фильтр [1], содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание - экран, а на вторую нанесены регулярные полосковые короткозамкнутые на экран проводники, образующие четвертьволновые резонаторы, связанные между собой электромагнитно и кондуктивно. Фильтр [1] позволяет получать ширину относительной полосы пропускания 100%, однако при этом для получения приемлемой крутизны склонов амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и затухания в полосах заграждения необходимо увеличивать число его звеньев, что приводит к соответствующему увеличению габаритов фильтра.

Наиболее близким аналогом является микрополосковый полосно-пропускающий фильтр на основе многомодового микрополоскового резонатора (МПР) [2]. Данный фильтр отличается тем, что его полосковый проводник образует полуволновой резонатор в виде шпильки, составленной из отрезков регулярных микрополосковых линий, имеющих различную ширину проводников. Кроме того, противоположные стороны этого шпилечного резонатора соединены отрезком регулярной линии в точках, отстоящих на равном расстоянии от концов полосковых проводников. Наблюдаемая сильная зависимость собственных частот микрополоскового резонатора от характера нерегулярностей его проводника позволяет совмещать резонансы первых двух, трех и даже четырех мод колебаний. При этом АЧХ имеет форму характеристики двух-, трех- или четырехзвенного фильтра несмотря на то, что резонатор в нем только один. Использование четырех резонансов МПР в таком фильтре позволяет получить ширину относительной полосы пропускания до 50%, однако уровень затухания СВЧ мощности в полосах заграждения в этом случае сравнительно низкий и не превышает 15дБ [2].

Техническим результатом изобретения является существенное уменьшение габаритов фильтра с широкой рабочей полосой пропускания (до 100%), при одновременном повышении крутизны склонов его амплитудно-частотной характеристики и значительном увеличении затухания в полосах заграждения.

Указанный технический результат достигается тем, что в микрополосковом широкополосном полосно-пропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники в виде шпилечных резонаторов, состоящих из отрезков регулярных микрополосковых линий различной ширины и электромагнитно связанных между собой, новым является то, что полосковые проводники выполнены в виде (2+N) встречно направленных шпилечных резонаторов и широкий отрезок полоскового проводника своим концом соединен с экраном.

Отличия заявляемого фильтра от наиболее близкого аналога заключаются в том, что его резонаторы выполнены в виде (2+N) встречно направленных шпилек и широкий отрезок полоскового проводника своим концом соединен с экраном.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2, где изображены рисунки полосковых проводников микрополосковых плат для двух конкретных исполнений фильтров. В первом случае связь между шпилечными резонаторами обусловлена преимущественно индуктивным взаимодействием, а во втором случае преимущественно емкостным взаимодействием.

Заявляемый фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники, электромагнитно связанные между собой, выполненные в виде (2+N) встречно направленных шпилечных резонаторов и состоящие из отрезков регулярных микрополосковых линий, имеющих различную ширину, причем широкий отрезок полоскового проводника своим концом соединен с экраном.

Фильтр работает следующим образом. Известно, что микрополосковые резонаторы, состоящие из отрезков микрополосковых линий с различным волновым сопротивлением, обладают неэквидистантным спектром собственных колебаний. В частности, для четвертьволнового резонатора, содержащего два соединенных между собой отрезка микрополосковых линий с различными волновыми сопротивлениями, увеличение ширины участка полоскового проводника, одним концом соединенного с экраном, приводит к повышению частоты первого резонанса и снижению частоты второго резонанса. Благодаря тому что шпилечные микрополосковые резонаторы образованы отрезками регулярных микрополосковых линий, имеющих различную ширину, и благодаря заземлению (соединению с экраном) конца широкого участка полоскового проводника, происходит сближение резонансных частот первой и второй моды колебаний в каждом МПР. В результате в фильтре из (2+N) резонаторов в формировании АЧХ участвуют 2(2+N) рабочих колебаний, которые и обеспечивают высокую крутизну склонов характеристики и большое затухание в полосах заграждения. Например, фильтр из двух резонаторов имеет четыре рабочих типа колебаний и соответственно АЧХ четырехзвенного фильтра.

Благодаря получению высоких характеристик фильтра при малом числе звеньев обеспечивается большая степень миниатюризации. При этом возможна реализация ширины относительной полосы пропускания устройств до 100%. Хорошее согласие квазистатического расчета фильтров с экспериментом позволяет автоматизировать процесс настройки устройства на заданную амплитудно-частотную характеристику, используя параметрический синтез.

ЛИТЕРАТУРА 1. Патент 2148286, РФ, МКИ Н01 Р1/205, 1/203, бюл. 12 от 27.04.2000 г.

2. Беляев Б.А., Шихов Ю.Г., Сергиенко П.Н. "Спектр собственных колебаний нерегулярного микрополоскового резонатора". - Труды 4 международной конференции, "Актуальные проблемы электронного приборостроения" с. 105-1106, Новосибирск, 1998 г. (Прототип).

Формула изобретения

Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники в виде шпилечных резонаторов, состоящих из отрезков регулярных микрополосковых линий различной ширины и электромагнитно связанных между собой, отличающийся тем, что полосковые проводники выполнены в виде встречно направленных шпилечных резонаторов и широкий отрезок полоскового проводника своим концом соединен с экраном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2