Высокоселективный полосковый фильтр нижних частот

Изобретение относятся к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Технический эффект, заключающийся в увеличении селективности и уменьшении размеров полоскового фильтра нижних частот, достигается за счёт того, что в каскадном соединении узких и широких отрезков полосковой линии широкий центральный отрезок замкнут с помощью отрезка полосковой линии с узким проводником в центральной части полосковой структуры на верхней стороне подложки, причём расположенный под широким отрезком регулярный проводник на нижней стороне подложки замкнут на корпус только с одного конца. 3 ил.

 

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

Известен микрополосковый фильтр нижних частот [Патент РФ №2677103, МПК7 Н01Р 1/203, опубл. 15.01.2019, Бюл. №2], содержащий подложку с одной стороны которой выполнен металлический экран, а на противоположной стороне подложки расположен свернутый в форме меандра нерегулярный полосковый проводник, широкие и узкие отрезки которого, являющиеся микрополосковыми резонаторами, соединены друг с другом каскадно, образуя пять параллельных рядов, причем в смежных рядах широкие отрезки расположены напротив узких. Недостатками такого фильтра являются сравнительно большая площадь подложки и неширокая полоса заграждения, не превышающая одной октавы по отношению к граничной частоте полосы пропускания.

Наиболее близким аналогом является фильтр нижних частот [W. Menzel, A. Balalem Quasi-Lumped Suspended Stripline Filters and Diplexers // IEEE Transactions on microwave theory and techniques, Vol. 53, No. 10, October 2005, P. 3230-3237 (Прототип)]. Фильтр содержит подвешенную в металлическом корпусе диэлектрическую подложку, на верхней стороне которой расположен нерегулярный полосковый проводник, широкие и узкие отрезки которого соединены друг с другом каскадно. На нижней стороне подложки под широкими участками нерегулярного проводника расположены регулярные полосковые проводники, замкнутые с двух противоположных сторон на корпус. По сравнению с первым аналогом такая конструкция фильтра нижних частот имеет меньшие габариты и более протяженную полосу заграждения, которая превышает октаву. Недостатками такой конструкции являются невысокая селективность, связанная с отсутствием близкорасположенных к полосе пропускания нулей коэффициента передачи, и относительно большие размеры на частотах дециметрового диапазона длин волн.

Техническим результатом изобретения является увеличение селективности и уменьшение размеров полоскового фильтра нижних частот.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом фильтре нижних частот, содержащем подвешенную в металлическом корпусе диэлектрическую подложку, на верхней стороне которой расположен нерегулярный полосковый проводник, образованный каскадным соединением узких и широких отрезков полосковой линии, а на нижней стороне под широкими участками нерегулярного проводника расположены регулярные полосковые проводники, замкнутые с противоположных сторон на корпус, новым является то, что широкий центральный отрезок замкнут с помощью отрезка полосковой линии с узким проводником в центральной части полосковой структуры на верхней стороне подложки, причем расположенный под широким отрезком регулярный проводник на нижней стороне подложки замкнут на корпус, только с одного конца.

Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключается в том, что центральный широкий участок нерегулярного полоскового проводника подключен к узким проводникам на верхней стороне подложки с помощью отрезка полосковой линии, а расположенный под этим широким участком на нижней стороне подложки регулярный проводник замкнут на корпус, только с одной стороны.

Сущность изобретения поясняется рисунками:

На фиг. 1. изображена топология проводников заявляемого фильтра.

На фиг. 2 изображена эквивалентная схема заявляемого фильтра.

На фиг. 3 изображены рассчитанные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтра нижних частот заявляемой конструкции (сплошная линия 1) и фильтра-прототипа (штрихи 2).

Заявляемый полосно-пропускающий фильтр (фиг. 1) содержит подвешенную в металлическом корпусе 1 диэлектрическую подложку 2, на верхней стороне которой расположен нерегулярный полосковый проводник, образованный каскадным соединением узких 3 и широких 4 отрезков полосковой линии. На нижней стороне подложки под широкими участками 4 нерегулярного проводника расположены регулярные полосковые проводники 5, замкнутые с противоположных сторон на корпус. Центральный широкий отрезок 6 замкнут с помощью отрезка полосковой линии 7 с узким проводником в центральной части полосковой структуры на верхней стороне подложки, причем расположенный под широким отрезком 6 регулярный проводник 8 на нижней стороне подложки замкнут на корпус, только с одного конца. Входная и выходная линии передачи подключены к наружным концам нерегулярного проводника.

Заявляемый фильтр нижних частот работает следующим образом. Входная и выходная линии передачи подключаются к разомкнутым концам нерегулярного проводника как показано на фиг. 1, причем различие ширин регулярных отрезков нерегулярного проводника определяется заданным минимальным уровнем отражений в полосе пропускания фильтра нижних частот. Сигналы, частоты которых попадают в полосу пропускания, проходят на выход фильтра с минимальными потерями, в то время как на частотах выше полосы пропускания происходит отражение сигналов от входа устройства.

Заявляемый фильтр нижних частот состоит из квазисосредоточенных элементов (фиг. 1), которые образованы узкими 3 и 7 (индуктивности) и широкими 4, 5 и 6, 8 (емкости) отрезками полосковых линий передачи. На фиг. 2 изображена эквивалентная схема заявляемого фильтра, которая в отличие от фильтра-прототипа включает в себя параллельно включенный режектирующий контур в центральной части схемы. Величина элементов режектрующего контура определяется геометрическими размерами соответствующих элементов полосковой структуры, что позволяет их правильным выбором сформировать нуль коэффициента передачи вблизи края полосы пропускания. Кроме того, индуктивность режектирующего контура, величина которой определяется длиной и шириной отрезка полосковой линии 7 (фиг. 1), дополнительно уменьшает размеры заявляемого фильтра по сравнению с фильтром-прототипом при прочих равных условиях.

На фиг. 3 представлены амплитудно-частотные характеристики фильтра заявляемой конструкции (сплошная линия 1) и фильтра-прототипа (штрихи 2), синтезированных с помощью программы электродинамического анализа 3D-моделей. Граничная частота полосы пропускания фильтров (частота среза) по уровню - 3дБ была одинакова и составляет ƒc=2 ГГц. АЧХ этих фильтров получены при следующих конструктивных параметрах: относительная диэлектрическая проницаемость подложки ε=9.8; толщина подложки 0.5 мм; расстояние от экранов до поверхности подложки 5 мм; ширина полосковых проводников узких участков составила 0.125 мм, широких участков 2.25 мм. КСВН в полосе пропускания фильтров не более 1.5.

Видно, что заявляемый фильтр имеет по сравнению с фильтром-прототипом при прочих равных условиях существенно более высокую крутизну склона АЧХ, которая обеспечивается наличием нуля коэффициента передачи вблизи полосы пропускания. Важной особенностью заявляемого фильтра является возможность подбором конструктивных параметров элементов 6 и 7 (см. фиг. 1) изменять частотное положение нуля коэффициента передачи при неизменных параметрах полосы пропускания, что может быть полезным при настройке фильтра на заданные требования по селективности устройства.

Площадь подложки заявляемого полоскового фильтра нижних частот составила 6 мм × 25 мм = 150 мм2, в то время как у фильтра-прототипа при прочих равных условиях она составила 6 мм × 27.5 мм = 165 мм2, что на 10% больше и подтверждает заявляемый технический результат.

Высокоселективный полосковый фильтр нижних частот, содержащий подвешенную в металлическом корпусе диэлектрическую подложку, на верхней стороне которой расположен нерегулярный полосковый проводник, образованный каскадным соединением узких и широких отрезков полосковой линии, а на нижней стороне под широкими участками нерегулярного проводника расположены регулярные полосковые проводники, замкнутые с противоположных сторон на корпус, отличающийся тем, что широкий центральный отрезок замкнут с помощью отрезка полосковой линии с узким проводником в центральной части полосковой структуры на верхней стороне подложки, причем расположенный под широким отрезком регулярный проводник на нижней стороне подложки замкнут на корпус только с одного конца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к делителям сигналов. Делитель мощности СВЧ сигнала на магнитостатических волнах содержит размещенную на подложке микроволноводную структуру на основе пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), входной и два выходных порта, связанных с микрополосковыми антеннами для возбуждения и приема магнитостатических волн в микроволноводной структуре, источник управляющего магнитного поля.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах. Технический результат заключается в создании мультиплексора ввода-вывода с возможностью управления режимами работы устройства за счет изменения конфигурации распределения внутреннего магнитного поля при вариации величины и направления внешнего магнитного поля.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Многоканальный фильтр СВЧ-сигнала содержит размещенную на подложке ферромагнитную пленочную структуру, сопряженную с входным и выходными преобразователями поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ), источники управляющего внешнего магнитного поля.

Изобретение относится к электровакуумной технике СВЧ, а именно к баночным окнам ввода-вывода энергии СВЧ электровакуумных приборов и ввода энергии СВЧ в ускоряющие структуры ускорителей.

Изобретение относится к способам и устройствам осушения воздуха, применяемого для восстановления сопротивления электроизоляции, и может найти применение как в энергетике, в частности для консервации паровых турбин и котлов, так и в других отраслях промышленности, например в связи, в транспорте, в компьютерной промышленности и т.д.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике СВЧ, и может быть использовано в волноводных трактах антенных систем для возбуждения и поляризационной селекции двух основных волн с ортогональными линейными поляризациями.

Использование: для пространственного разделения СВЧ-сигналов разного уровня мощности. Сущность изобретения заключается в том, что устройство на магнитостатических волнах включает микроволноводную структуру, содержащую слой железо-иттриевого граната (ЖИГ) на подложке из галлий-гадолиниевого граната, микрополосковые антенны для возбуждения и приема магнитостатических волн (МСВ), связанные с входным и выходными портами СВЧ-сигнала, внешний источник магнитного поля, при этом микроволноводная структура выполнена в виде первого и второго слоев ЖИГ, размещенных в параллельных плоскостях, причем длина первого слоя в направлении распространения МСВ больше длины второго слоя, а сами слои отделены друг от друга немагнитной диэлектрической прослойкой; на смежных поверхностях слоев ЖИГ выполнена периодическая система канавок с глубиной, много меньшей толщины слоя ЖИГ, а длина второго слоя выбрана из условия , мкм, где F - расстояние, на котором СВЧ-сигнал из первого слоя ЖИГ полностью перекачивается во второй слой ЖИГ, мкм; n=1, 3, 5 …, при этом антенна для возбуждения МСВ, связанная с входным портом, и одна из трех антенн для приема МСВ, связанная с первым выходным портом, размещены на первом слое ЖИГ, а две другие антенны, связанные с вторым и третьим выходными портами, размещены на втором слое ЖИГ, причем для возбуждения поверхностных МСВ магнитное поле внешнего источника направлено касательно плоскости структуры, а для возбуждения прямых объемных МСВ - перпендикулярно ей.

Использование: для конструирования приборов на магнитостатических волнах. Сущность изобретения заключается в том, что функциональный компонент магноники содержит подложку из немагнитного диэлектрика, ферромагнитные слои железоиттриевого граната (ЖИГ), микрополосковые преобразователи для возбуждения и приема магнитостатических спиновых волн (МСВ), источник магнитного поля, при этом выполнен в виде многослойной 3D структуры, включающей внешний и внутренний ферромагнитные слои, отделенные друг от друга прослойкой немагнитного вещества и расположенные один над другим, поверхность подложки в сечении имеет форму меандра, образованного совокупностью периодических канавок, продольная ось которых перпендикулярна направлению распространения МСВ, внешний и внутренний ферромагнитные слои имеют период, совпадающий с периодом образованных канавками на поверхности подложки выступов, боковых граней и пазов, а магнитное поле источника магнитного поля ориентировано перпендикулярно к плоскости подложки с возможностью возбуждения в обоих ферромагнитных слоях объемных МСВ.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике и технике антенных измерений. Насадка для антенны летательного аппарата содержит коаксиальный соединитель, экранирующий корпус, внутри которого расположены проводящая втулка, установленная при помощи изолятора соосно экранирующему корпусу, и элемент связи, электрически соединенный с коаксиальным соединителем, согласно изобретению экранирующий корпус выполнен открытым с одного торца, изолятор и втулка размещены под элементом связи, установленным перпендикулярно оси насадки и выполненным в виде печатной платы с двумя проводниками, расположенными в одной плоскости и изогнутыми под углом 90° с образованием попарно равных коротких и длинных отрезков, длина и ширина которых выбраны таким образом, чтобы разность фаз токов в них составляла 90°, при этом место изгиба одного проводника соединено с центральным проводником коаксиального соединителя, продольная ось которого параллельна оси корпуса, а место изгиба другого проводника - с втулкой, в которой вдоль по направлению к коаксиальному соединителю выполнен срез для осуществления симметрирования токов, при этом коаксиальный соединитель установлен соосно насадке.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для деления или суммирования СВЧ мощности при работе в фазовых антенных решетках (ФАР) или активных фазовых антенных решетках (АФАР) соответственно в режимах передачи и приема с электронным управлением фазой проходящего СВЧ сигнала в каждом из каналов.

Изобретение относятся к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Технический эффект, заключающийся в увеличении селективности и уменьшении размеров полоскового фильтра нижних частот, достигается за счёт того, что в каскадном соединении узких и широких отрезков полосковой линии широкий центральный отрезок замкнут с помощью отрезка полосковой линии с узким проводником в центральной части полосковой структуры на верхней стороне подложки, причём расположенный под широким отрезком регулярный проводник на нижней стороне подложки замкнут на корпус только с одного конца. 3 ил.

Наверх