Широкополосный полосковый фильтр

Авторы патента:

Угрюмов Алексей Витальевич (RU)

Сержантов Алексей Михайлович (RU)

Лексиков Андрей Александрович (RU)

Лексиков Александр Александрович (RU)

Беляев Борис Афанасьевич (RU)

Бальва Ярослав Федорович (RU)

H01P1/203 - Волноводы; резонаторы, линии или другие устройства типа волноводов (работающие в оптическом диапазоне G02B; антенны H01Q; цепи, содержащие элементы с сосредоточенным полным сопротивлением H03H)

Владельцы патента RU 2626224:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (RU)

Изобретение относятся к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены короткозамкнутые с одного конца полосковые проводники, а на вторую сторону нанесены короткозамкнутые с противоположного конца полосковые проводники, связанные электромагнитно. На вторую сторону подложки нанесены дополнительные полосковые проводники, боковые стороны которых гальванически соединены с соседствующими резонаторами. Техническим результатом изобретения является увеличение ширины полосы пропускания и увеличение электрической прочности широкополосного полоскового фильтра. 2 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов.

Известен микрополосковый полосно-пропускающий фильтр [Патент RU №2182738, МКИ⁷ H01Р 1/203, 1/205, бюл. №14 от 20.05.2002], содержащий диэлектрическую подложку, одна сторона которой металлизирована и выполняет функцию заземляемого основания, а на вторую нанесены прямолинейные полосковые проводники. В таком фильтре полосковые проводники вместе с диэлектрической подложкой и заземляемым экраном образуют регулярные четвертьволновые микрополосковые резонаторы, электромагнитно связанные между собой. Недостатком фильтра является то, что он имеет большие размеры и полосу заграждения не более октавы, а возможности расширения его полосы пропускания ограничиваются тем обстоятельством, что емкостное и индуктивное взаимодействие резонаторов вычитаются друг из друга. Это не позволяет достичь достаточно большой величины полного коэффициента связи резонаторов, необходимого для реализации широкой полосы пропускания фильтра.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является полосно-пропускающий фильтр [Патент РФ №2237320, МПК⁷ Н01Р 1/203, опубл. 27.09.2004, бюл. №27], который содержит подвешенную диэлектрическую подложку (диэлектрическую пластину), на одну сторону которой нанесены короткозамкнутые на экран с одного торца подложки полосковые проводники, а на вторую сторону подложки вместо заземляемого основания также нанесены короткозамкнутые на экран, но с другого торца подложки, полосковые проводники. Фильтр такой конструкции имеет значительно меньшие размеры, по сравнению с аналогами, а протяженность полосы заграждения у такого фильтра существенно больше. Недостатком же фильтра является невозможность реализации относительной ширины полосы пропускания более 70%.

Техническим результатом изобретения является увеличение ширины полосы пропускания и увеличение электрической прочности полоскового фильтра.

Указанный технический результат достигается тем, что в широкополосном полосковом фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены короткозамкнутые с одного конца полосковые проводники, а на вторую сторону нанесены короткозамкнутые с противоположного конца полосковые проводники, связанные электромагнитно, новым является то, что на вторую сторону подложки нанесены дополнительные полосковые проводники, боковые стороны которых гальванически соединены с соседствующими резонаторами.

Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключается в том, что на вторую сторону подложки нанесены дополнительные полосковые проводники, боковые стороны которых гальванически соединены с соседствующими резонаторами.

Таким образом, перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется с помощью графических материалов:

На фиг. 1 топология проводников заявляемого полоскового фильтра пятого порядка. На фиг. 2 изображены рассчитанные амплитудно-частотные характеристики заявляемого пятирезонаторного фильтра (сплошная линия) и пятирезонаторного фильтра прототипа (штриховая линия).

Заявляемый широкополосный полосковый полосно-пропускающий фильтр (фиг. 1) содержит диэлектрическую подложку 1, на нижнюю сторону которой нанесены короткозамкнутые с одного торца подложки полосковые проводники 2, а на верхнюю сторону подложки также нанесены короткозамкнутые, но с другого торца подложки, полосковые проводники 3. Полосковые проводники 3 на верхней стороне подложки кондуктивно (гальванически) соединены между собой с помощью дополнительных полосковых проводников 4. Полосковые проводники наружных резонаторов на нижней стороне подложки кондуктивно подключены к входной и выходной линиям передачи.

Фильтр работает следующим образом. Входная и выходная линии передачи подключаются к проводникам, как показано на фиг. 1, причем расстояние от заземленных концов проводников до точек подключения внешних линий передачи определяется заданным уровнем отражений в полосе пропускания фильтра. Сигналы, частоты которых попадают в полосу пропускания, проходят на выход фильтра с минимальными потерями, в то время как на частотах вне полосы пропускания происходит отражение сигналов от входа устройства.

Благодаря наличию дополнительных полосковых проводников все резонаторы связаны между собой не только электромагнитно, но и кондуктивно. Величину коэффициента связи резонаторов можно изменять, варьируя как величины зазоров между резонаторами, так и расстояние от дополнительных проводников до заземленных концов резонаторов. Как известно, ширина полосы пропускания фильтра определяется, при прочих равных условиях, величиной коэффициента связи между резонаторами. Меняя расстояние от дополнительных проводников до закороченных концов резонаторов, можно в широких пределах менять величину коэффициента связи между резонаторами, не меняя при этом расстояния между ними. Благодаря этому можно получить относительную ширину полосы пропускания более 120%, с величинами зазоров, достаточными, чтобы обеспечить электрическую прочность фильтра, требуемую для работы с уровнями мощности в десятки ватт.

На фиг 2 приведены рассчитанные в программе электродинамического моделирования частотные зависимости вносимых потерь для заявляемого фильтра (сплошная линия) и фильтра прототипа (пунктирная линия). Оба фильтра имеют одинаковые размеры полосковой структуры 14.25×25 мм² и выполнены на диэлектрической подложке толщиной 0.125 мм, имеющей диэлектрическую проницаемость ε=2.5. Ширина полосковых проводников резонаторов обоих фильтров 1.25 мм, расстояние от верхнего и нижнего экранов до поверхности подложки 5 мм. Длина дополнительных проводников в заявляемом фильтре составляет 0.5 мм, а их ширина равна зазорам между резонаторами, которые одинаковы и равны 2 мм. КСВ в полосе пропускания не хуже 1.5 для обоих фильтров.

Из графиков видно, что при прочих равных условиях заявляемый фильтр имеет существенно более широкую полосу пропускания по сравнению с фильтром прототипом. Так относительная ширина полосы пропускания заявляемого фильтра составляет Δƒ/ƒ₀=100%, в то время как у фильтра прототипа она существенно меньше Δƒ/ƒ₀=34%. При этом важно, что конструкция фильтра прототипа принципиально не позволяет реализовать относительную ширину полосы пропускания более 70%. При этом требуется существенно уменьшать зазоры между резонаторами для усиления их взаимодействия, что снижает предельную рабочую мощность устройства из-за возрастания вероятности электрического пробоя. Фильтр же заявляемой конструкции позволяет достигать относительной ширины полосы пропускания более 120%, при этом расстояние между проводниками резонаторов заявляемого фильтра могут быть достаточно большими, так как сильное взаимодействие резонаторов достигается гальванической связью посредством дополнительных полосковых проводников.

Таким образом, заявляемая конструкция позволяет реализовывать на ее основе миниатюрные широкополосные полосно-пропускающие фильтры с повышенным уровнем рабочей мощности.

Широкополосный полосковый фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены короткозамкнутые с одного конца полосковые проводники, а на вторую сторону нанесены короткозамкнутые с противоположного конца полосковые проводники, связанные электромагнитно, отличающийся тем, что на вторую сторону подложки нанесены дополнительные полосковые проводники, боковые стороны которых гальванически соединены с соседствующими резонаторами.

Изобретение может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах систем локации и связи, в том числе в аппаратуре потребителей спутниковых радионавигационных систем Glonass, GPS для разделения сигналов поддиапазонов L1, L2, L3, в пассивных когерентных локационных системах для разделения сигналов ТВ и ФМ вещания.

Устройство для приема ортогональных линейно поляризованных волн // 2620893

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в спутниковой связи и в системах непосредственного телевизионного вещания с поляризационным уплотнением.

Фиксированный фазовращатель свч // 2619799

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим постоянный фазовый сдвиг между опорным каналом (компенсирующей линией) (ОК) и фазосдвигающим каналом (ФК) в широкой полосе частот.

Полосно-пропускающий свч-фильтр // 2619363

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к фильтрам. Полосно-пропускающий СВЧ-фильтр содержит установленные на металлическое основание и гальванически соединенные между собой боковыми поверхностями четвертьволновые резонаторы, изготовленные на основе коаксиальных керамических линий квадратного сечения.

Многослойный полосно-пропускающий фильтр // 2619137

Многослойный полосно-пропускающий фильтр содержит параллельные слои диэлектрика резонансной толщины, каждый из которых отделен один от другого и от окружающего пространства плоской решеткой параллельных тонкопленочных полосковых проводников с упорядоченными осями.

Способ автоматической регулировки технических характеристик в свч-приборах и комплекс средств для его осуществления // 2617150

Изобретение относится к области радиоизмерительной СВЧ-техники и предназначено для автоматической регулировки коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВU) и неравномерности по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) и фазочастотной характеристике (ФЧХ) в СВЧ-приборах.

Функциональный элемент на магнитостатических спиновых волнах // 2617143

Изобретение относится к устройствам СВЧ-электроники и может быть использовано при конструировании нано- и микроэлектронных элементов для обработки сигналов. Элемент на магнитостатических спиновых волнах (МСВ) имеет две пары микрополосковых преобразователей, которые образуют два параллельных линейных канала распространения МСВ, разнесенных друг от друга на расстояние, обеспечивающее размещение между указанными каналами резонатора МСВ, взаимодействующего с линейными каналами.

Линейный фильтр для систем передачи на линиях электропередач переменного тока среднего/высокого напряжения // 2616591

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение стойкости к деформации обмотки линейного фильтра.

Способ повышения помехозащищённости автотранспортных средств // 2610515

Изобретение относится к автотранспортным средствам, в частности специального назначения, может быть использовано для повышения помехозащищенности бортового электрооборудования к внешнему высокочастотному электромагнитному полю при эксплуатации АТС в условиях сложной электромагнитной обстановки.

Высокочастотный фазовращатель на моп-транзисторах // 2607673

Изобретение относится к областям радиотехники и связи. Высокочастотный фазовращатель выполнен на основе КМОП-технологии, при этом усилители с переменным коэффициентом усиления построены на основе модифицированных ячеек Гильберта, а аналоговый дифференциальный квадратурный сумматор подключен к квадратурному полифазному фильтру напрямую.

Селективное устройство защиты на встречных стержнях с подавлением высших гармоник // 2626383

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре для защиты от пробоя каскадов приемного тракта. Устройство содержит входную и выходную линии связи, три полосковых (стержневых) резонатора с параллельной электромагнитной связью и длиной, близкой к четверти длины волны на средней частоте рабочего диапазона. Короткозамкнутые на одном конце и разомкнутые на другом резонаторы включены встречно, образуя емкостную связь с корпусом. Крайние резонаторы соединены с входом и выходом устройства с помощью кондуктивных линий связи (КЛС) через высокочастотные коаксиальные соединители, расположенные на замкнутом корпусе, снабженном подстроечными винтами. Во входной крайний левый резонатор включены относительно корпуса два СВЧ ограничительных диода, симметрично относительно точки присоединения КЛС в непосредственной близости между собой. Один СВЧ диод подключен к выходному крайнему правому резонатору со стороны его разомкнутого конца. На среднем резонаторе установлен СВЧ диод, подключенный к нему со стороны короткозамкнутого его конца на расстоянии, равном длине от точки подключения КЛС резонаторов до точки их заземления. К выходному крайнему правому резонатору подключена конструктивная емкость, величина которой равна емкости СВЧ диода, расположенного с ней парно и симметрично относительно точки присоединения КЛС. Две полосковые линии с волновым сопротивлением Z0 подключены на входе и выходе устройства. Две конструктивные емкости расположены на полосковых линиях в виде металлических шайб толщиной 4-5 мм и имеют зазор с корпусом устройства. Причем волновое сопротивление полосковых линий Z0 меньше, чем волновое сопротивление КЛС. Разомкнутая полосковая линия, близкая к четверти длины волны на средней точке рабочего диапазона частот, с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению КЛС, включена между первым (входным) и средним резонаторами. Технический результат заключается в повышении помехозащищенности при сохранении прежних габаритных размеров, совмещении функций полосно-пропускающего фильтра и фильтра нижних частот в одном корпусе, а также уменьшении коэффициента стоячей волны по напряжению. 3 ил.

Компактная 90-градусная скрутка в прямоугольном волноводе // 2626726

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к волноводным преобразователям плоскости поляризации. Компактная 90-градусная скрутка состоит из входного волновода с горизонтальной поляризацией, соосного с ним выходного волновода с вертикальной поляризацией и преобразователя поляризации, размещаемого между входным и выходным волноводами. Преобразователь поляризации имеет крестообразное окно связи, представляющее собой комбинацию двух перпендикулярных прямоугольных окон, стороны которых параллельны стенкам входного волновода с горизонтальной поляризацией и выходного волновода с вертикальной поляризацией. В плоскости, перпендикулярной осям входного волновода с горизонтальной поляризацией и выходного волновода с вертикальной поляризацией, прямоугольные окна имеют размеры, превышающие размеры входного волновода с горизонтальной поляризацией и выходного волновода с вертикальной поляризацией. Преобразование поляризации осуществляется на двух ребрах, лежащих на одной из диагоналей квадратной области пересечения перпендикулярных прямоугольных окон. Длина преобразователя поляризации, размеры прямоугольных окон, длина и толщина ребер определяются исходя из условий наилучшего согласования компактной 90-градусной скрутки в требуемом частотном диапазоне. Технический результат - расширение относительной полосы рабочих частот при уменьшении продольных размеров. 2 ил.

Переключатель-делитель свч // 2627541

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в антенных системах широкополосных передающих систем для согласованного переключения СВЧ мощности между двумя антеннами и синфазного деления мощности между ними. Переключатель-делитель СВЧ содержит кольцевую линию передачи, к которой на расстоянии четверти длины волны друг от друга подключены входная и две выходных линии, причем волновое сопротивление кольцевой линии находится в пределах от Z0 до √2×Z0, где Z0 - волновое сопротивление входной и выходных линий. В выходных линиях на расстоянии от точки подключения к кольцевой линии меньше одной восьмой длины волны, параллельно кольцевой линии передачи включены первый и второй коммутирующие диоды. К середине отрезка кольцевой линии между точками подключения выходных линий подключен третий коммутирующий диод, к другому концу которого подключен отрезок линии, закороченный на другом конце, и длиной меньше одной восьмой длины волны. Технический результат заключается в обеспечении хорошего согласования в широком диапазоне частот в обоих режимах. 3 ил.

Многофункциональное вращающееся устройство // 2627554

Изобретение относится к технике СВЧ и электротехнике и может быть использовано для радиолокационных станций (РЛС) кругового обзора. Заявленное многофункциональное вращающееся устройство содержит последовательно соединенные коробку ввода кабелей, вращающееся контактное устройство и коаксиально-оптическое вращающееся сочленение с неподвижной частью и вращающейся частью, при этом в коаксиально-оптическое вращающееся сочленение встроен оптический вращающийся переход, вход и выход которого находится на общей оси вращения. Технический результат заключается в обеспечении возможности одновременной передачи высокочастотной, низкочастотной энергии и цифрового сигнала (по оптическому каналу через вращающийся оптический переход) от неподвижной к вращающейся части антенного поста РЛС, герметичности, компактности и универсальности конструкции, а также в обеспечении возможности удобного размещения устройства в конструкции антенного поста и подключения высокочастотных и низкочастотных и оптического кабелей через коробку ввода. 1 ил.

Мощный полупроводниковый фазовращатель // 2629536

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для скачкообразного изменения фазы проходящего СВЧ-сигнала в фидерных трактах различного назначения, в частности при создании фазированных антенных решеток. Согласно изобретению в мощном полупроводниковом фазовращателе, содержащем отрезок линии передачи с подключенным к нему основным шлейфом, на конце которого установлен pin-диод, к которому подключен дополнительный шлейф, установленный за диодом с возможностью изменения размеров шлейфа, при этом дополнительный шлейф, установленный за диодом, составлен не менее чем из двух последовательно соединенных отрезков линии передачи, причем непосредственно к диоду подключен отрезок линии передачи с меньшим, чем у основного шлейфа, волновым сопротивлением, второй отрезок, имеющий возможность изменения размеров и подключенный к первому, имеет волновое сопротивление больше, чем у первого отрезка. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и возможность точной установки фазы и потерь без уменьшения диапазона рабочих частот. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Дискретный аттенюатор свч // 2631021

Изобретение относится к электронной технике, а именно к аттенюаторам. Дискретный аттенюатор СВЧ содержит входной и выходной трехдецибельные направленные ответвители, две согласованные нагрузки, подключенные к балластным выходам входного и выходного направленных ответвителей, ослабитель с цифровым управлением и отрезок полосковой линии. Один из рабочих выходов входного направленного ответвителя подключен к входу ослабителя с цифровым управлением, другой рабочий выход входного направленного ответвителя соединен с одним из выводов отрезка полосковой линии. Выход ослабителя с цифровым управлением соединен с одним, а другой вывод отрезка полосковой линии - с другими рабочими входами выходного направленного ответвителя. Вход входного направленного ответвителя является входом, а выход выходного направленного ответвителя - выходом устройства. Устройство выполнено с возможностью разделения сигналов на два канала, в одном из которых включен ослабитель с цифровым управлением, а в другом - фазокомпенсирующий отрезок передающей линии, с последующим векторным суммированием сигналов. Технический результат - уменьшение вносимых дискретным аттенюатором СВЧ прямых потерь, уменьшение значения дискретного уровня ослабления и уменьшение результирующего изменения фазы сигнала СВЧ в диапазоне вносимого ослабления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полосковая нагрузка // 2631022

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах в качестве эквивалента антенны и оконечной согласованной нагрузки в коаксиальных и полосковых СВЧ трактах с высоким уровнем мощностей. В полосковой нагрузке, содержащей полосковый проводник, установленный между поглощающими пластинами, размещенными на металлических основаниях, с увеличивающейся толщиной от входа нагрузки к ее концу, полосковый проводник касается поглощающих пластин на расстоянии от 0,8 до 0,9 его длины от входа нагрузки и далее выполнен с постоянной толщиной и шириной до короткозамкнутого или разомкнутого конца нагрузки. Технический результат заключается в достижении коэффициента стоячей волны нагрузки не более 1,1 в полосе 15% и не более 1,15 в полосе 30%, а также снижении габаритов и массы нагрузки на 40%. 1 ил.

Перестраиваемый фазовращатель свч // 2631904

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ, в частности к фазовращателям. Перестраиваемый фазовращатель СВЧ содержит первый отрезок линии передачи, концы которого соединены со входом и выходом перестраиваемого фазовращателя, к середине которого подключен через перемычку разомкнутый отрезок линии передачи, к которому могут быть подключены посредством перемычек дополнительные разомкнутые отрезки линии. Вход и выход перестраиваемого фазовращателя дополнительно соединены вторым отрезком линии передачи, расположенным параллельно первому отрезку через зазор и равный ему по длине. В середине второго отрезка линии передачи выполнен разрыв, по обе стороны разрыва симметрично подключены две дополнительные перемычки, соединяющие первый и второй отрезки линии передачи через зазор, положение которых меняется при регулировке, при этом волновое сопротивление первого и второго отрезков линий в два раза больше сопротивления входа. Технический результат - уменьшение погрешности установки величины фазы и улучшение согласования в широком диапазоне частот при небольших габаритах. 2 ил.

Дискретный фазовращатель свч // 2631905

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ, в частности к фазовращателям. Дискретный фазовращатель СВЧ содержит одинаковые первый и второй отрезки линии передачи, одни концы которых соединены с входом и выходом фазовращателя соответственно, а другие соединены между собой, вход и выход фазовращателя дополнительно соединены с одними концами одинаковых третьего и четвертого отрезков линии передачи, между другими концами которых включен первый коммутирующий диод, при этом волновое сопротивление третьего и четвертого отрезков линии в два раза выше сопротивления входа и выхода. К точке соединения первого и второго отрезков линии передачи подключен одним выводом второй коммутирующий диод, второй вывод которого соединен с одним концом пятого отрезка линии передачи, второй конец которого разомкнут, при этом длина и волновое сопротивление первого и второго отрезков линии передачи равны длине и волновому сопротивлению третьего и четвертого отрезков линии передачи. Технический результат - увеличение величины изменения фазы при уменьшении коэффициента стоячей волны. 2 ил.

Переключатель свч мощности // 2632259

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к переключателям СВЧ мощности, и может быть использовано для переключения СВЧ сигналов между каналами приема (передачи) в СВЧ приемниках (передатчиках). Технический результат заключается в обеспечении согласования по СВЧ входов/выходов переключателя, что позволит применять его совместно с устройствами, нагрузки которых обязательно должны быть согласованы. Переключатель СВЧ мощности содержит плечи, образованые n=3…n отрезками линии передачи, соединенными одним концом в общей точке. По крайней мере n-1 отрезков линии передачи шунтированы по СВЧ k=1, 2, 3 … k полупроводниковыми ключами, подключенными к шунтируемому отрезку через отрезки линии, близкие к четверти длины волны. При этом каждый первый от общей точки такой отрезок линии подключен на расстоянии, близком к четверти длины волны, от общей точки соединения. Расположенный последним от общей точки отрезок линии подключен к шунтируемому отрезку линии через резистор R. Расстояние между точками подключения к шунтируемому отрезку линии последнего и предпоследнего отрезков, подключающих ключи, близко к четверти длины волны, причем все плечи переключателя согласованы по СВЧ. 1 ил.