Фильтр свч

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Фильтр содержит входную и выходную линии передачи, между которыми расположен связанный резонатор, выполненный из двух каскадно-соединенных элементов, каждый из которых содержит два отрезка линии передачи одинаковой длины, связанных электромагнитно, при этом входная линия передачи соединена с концом первого отрезка первого элемента, а второй конец отрезка разомкнут, второй конец второго отрезка первого элемента соединен с первый концом первого отрезка второго элемента, первый конец второго отрезка второго элемента разомкнут, а второй его конец соединен с выходной линией передачи. Резонатор дополнительно содержит два одинаковых резистора, один из концов каждого резистора заземлен через отрезок линии передачи, а второй конец первого резистора подключен к первому концу второго отрезка первого элемента, а второй конец второго резистора подключен ко второму концу первого отрезка второго элемента, при этом длина каждого отрезка линии передачи кратна нечетному числу четверти длины волны, распространяющейся в этом отрезке линии передачи на центральной частоте рабочей полосы пропускания фильтра СВЧ. Технический результат - повышение эффективности подавления отражений сигнала СВЧ вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ при сохранении малых потерь СВЧ в рабочей полосе частот фильтра СВЧ. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам СВЧ, а именно - к полосно-пропускающим фильтрам СВЧ.

Фильтры СВЧ предназначены для пропускания сигнала СВЧ с частотой, лежащей внутри рабочей полосы частот, и заграждения сигнала СВЧ с частотой, лежащей вне рабочей полосы частот.

Известен фильтр СВЧ, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа сигнала СВЧ, другая - для выхода, два отрезка линии передачи, при этом, один конец первого отрезка линии передачи первого звена соединен с линией передачи на входе, другой - с одним концом второго отрезка линии передачи, другой конец второго отрезка линии передачи соединен с линией передачи на выходе.

При этом длины первого и второго отрезков линии передачи кратны нечетному числу четвертей длин волн, распространяющихся в этих отрезках линии передачи на центральной частоте рабочей полосы пропускания фильтра СВЧ, и имеют волновые сопротивления, отличающиеся на порядок [Алмазов-Долженко К.И., Королев А.Н. Техническая электродинамика Рис. 4.124].

В таком фильтре СВЧ отрезок линии передачи с большой величиной волнового сопротивления эквивалентен последовательной индуктивности, а отрезок линии передачи с малой величиной волнового сопротивления эквивалентен параллельной емкости, поэтому он имеет низкие потери СВЧ на низких частотах и высокие потери - на высоких частотах.

Такой фильтр позволяет осуществить фильтрацию сигнала только на низких частотах (от частоты f=0 до частоты среза fc) и не позволяет осуществить фильтрацию в рабочей полосе частот, ограниченной нижней f1 и верхней f2 частотами рабочей полосы.

В аналоге входной сигнал СВЧ с частотой, лежащей вне рабочей полосы частот, отражается от входа фильтра СВЧ.

Известен фильтр СВЧ, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа сигнала СВЧ, другая - для выхода, элементы, каждый из которых выполнен из двух отрезков связанных линий передачи одинаковой длины, кратной нечетному числу четверти длины волны, распространяющейся в отрезках связанных линий передачи на центральной частоте рабочей полосы пропускания фильтра СВЧ соответственно, при этом первый конец первого отрезка связанных линий передачи первого элемента соединен с линией передачи на входе, второй конец его разомкнут, второй конец второго отрезка связанных линий передачи первого элемента соединен с первым концом первого отрезка связанных линий передачи второго элемента, первый конец второго отрезка связанных линий передачи второго элемента разомкнут, второй его конец соединен с линией передачи на выходе [Алмазов-Долженко К.И., Королев А.Н. Техническая электродинамика Рис. 4.125] - прототип.

Наличие в таком фильтре СВЧ элементов из двух отрезков связанных линий передачи длиной кратной соответственно нечетному числу четверти длин волн обеспечивает малые потери СВЧ вблизи центральной частоты и большие вдали от этой частоты и тем самым позволяет осуществить фильтрацию сигнала СВЧ в рабочей полосе частот, ограниченной нижней f1 и верхней f2 частотами рабочей полосы.

Однако, как и в аналоге, в этом фильтре входной сигнал СВЧ с частотой, лежащей вне рабочей полосы частот, отражается от входа фильтра СВЧ. Поскольку в подавляющем большинстве случаев фильтр СВЧ используется не сам по себе, а в составе различных устройств СВЧ (усилителей, преобразователей частоты, генераторов и т.п.), то такое отражение сигнала СВЧ от входа фильтра с последующим многократным его переотражением приводит к нежелательным (паразитным) колебаниям в конечном счете - к возбуждению устройств, содержащих этот фильтр СВЧ.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является подавление отражений сигнала СВЧ вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ при сохранении малых потерь СВЧ в рабочей полосе частот фильтра СВЧ.

Указанный технический результат достигается предлагаемым фильтром СВЧ, содержащим входную и выходную линии передачи, между которыми расположен связанный резонатор, выполненный из двух каскадно-соединенных элементов, каждый из которых содержит два отрезка линии передачи одинаковой длины, связанных электромагнитно, при этом входная линия передачи соединена с концом первого отрезка первого элемента, а второй конец отрезка разомкнут, второй конец второго отрезка первого элемента соединен с первый концом первого отрезка второго элемента, первый конец второго отрезка второго элемента разомкнут, а второй его конец соединен с выходной линией передачи. Резонатор дополнительно содержит два одинаковых резистора, один из концов каждого резистора заземлен через отрезок линии передачи, а второй конец первого резистора подключен к первому концу второго отрезка первого элемента, а второй конец второго резистора подключен ко второму концу первого отрезка второго элемента, при этом длина каждого отрезка линии передачи кратна нечетному числу четверти длины волны, распространяющейся в этом отрезке линии передачи на центральной частоте рабочей полосы пропускания фильтра СВЧ.

Подавление отражений вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ основано на физических законах поглощения сигнала СВЧ резисторами и преобразования его в тепловую энергию.

Заявленный фильтр СВЧ, его существенные признаки, а именно введение дополнительно двух резисторов и двух отрезков линии передачи, каждый и в их совокупности, а так же в совокупности с известными признаками, а также в совокупности с предложенным соединением элементов фильтра СВЧ обеспечит, а именно:

- во-первых, наличие дополнительных резисторов, как элементов поглощения сигнала СВЧ и преобразования его в тепловую энергию, обеспечивает подавление отражений сигнала СВЧ от фильтра;

- во-вторых, предложенное заземление резистора через отрезок линии передачи, длиной кратной соответственно нечетному числу четверти длин волн, обеспечивает активное включение резистора, как элемента поглощения сигнала СВЧ, только на частотах, лежащих вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ, и как следствие подавление отражений сигнала СВЧ вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ;

- в-третьих, предложенная длина отрезков линии передачи обеспечивает отключение резисторов на центральной частоте и частотах в пределах рабочей полосы частот и тем самым реализацию условий отсутствия влияния резистора на распространение сигнала с частотой, лежащей внутри полосы частот, и как следствие сохранение малых потерь СВЧ в рабочей полосе частот;

- в-четвертых, подключение одинаковых резисторов и отрезков линии передачи обеспечивает симметрию зависимости от частоты потерь СВЧ относительно центральной частоты и как следствие сохранение малых потерь СВЧ в рабочей полосе частот.

Итак, заявленная совокупность существенных признаков реализует указанный технический результат, а именно подавление отражений сигнала СВЧ вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ при сохранении малых потерь СВЧ в рабочей полосе частот фильтра СВЧ.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг 1. показана топология предлагаемого фильтра СВЧ, где

- линии передачи на входе - 1,

- линии передачи на выходе - 2,

- первый элемент резонатора - 3,

- второй элемент резонатора - 4

- первый отрезок линий передачи первого элемента- 5,

- второй отрезок линий передачи первого элемента - 6,

- первый отрезок линий передачи второго элемента - 7,

- второй отрезок линий передачи второго элемента - 8,

- первый резистор - 9,

- второй резистор - 10,

- отрезок линии передачи, через который заземлен резистор 9-11,

- отрезок линии передачи, через который заземлен резистор 10-12.

На фиг. 2 показана электрическая схема заявленного фильтра СВЧ, где

Э1 - схема первого элемента,

Э2 - схема второго элемента.

На фиг. 3 показаны графики зависимости от частоты сигнала СВЧ модулей коэффициентов передачи Кпер., отражения Котр. и поглощения Кпогл.

Пример конкретного выполнения предлагаемого фильтра СВЧ с выходными параметрами:

- центральная частота фильтра 3 ГГц,

- рабочая полоса частот 0,3 ГГц,

Фильтр СВЧ выполнен в гибридном интегральном исполнении на подложке из диэлектрика - поликора - с относительной диэлектрической проницаемостью равной 9,6 и толщиной равной 0,5 мм с использованием классической тонкопленочной технологии с толщиной пленки меди равной 5 мкм.

Линии передачи на входе 1 и выходе 2, отрезки линии передачи 5, 6, 7, 8, каждого элемента 3 и 4 связанного резонатора выполнены с волновым сопротивлением, равным 50 Ом, что соответствует ширине проводников 0,48 мм.

Одинаковые резисторы 9 и 10 имеют сопротивление равное 50 Ом и выполнены из пленки тантала толщиной 5 мкм, шириной 0,48 мм и длиной 0,48 мм.

Заземление отрезков линии передачи 11 и 12 осуществляется через металлизированные отверстия в диэлектрической подложке диаметром 1 мм.

Длина волны, распространяющейся в отрезках линии передачи на центральной частоте рабочей полосы фильтра СВЧ, равна 40 мм.

Длина каждого отрезка линии передачи 5, 6, 7, 8, 11, 12 равна 10 мм.

Заявленный фильтр СВЧ работает следующим образом.

Если на вход фильтра подают сигнал с частотой, лежащей внутри рабочей полосы частот, то такой сигнал в фильтре не поглощается и не отражается, поэтому на выход фильтра этот сигнал проходит практически без изменения.

Если на вход фильтра подают сигнал с частотой, лежащей вне рабочей полосы частот, то такой сигнал в фильтре не отражается, как это имело место в прототипе, а поглощается и поэтому на выход фильтра этот сигнал практически не проходит.

Измеренные характеристики предлагаемого фильтра представлены на графиках фиг. 3.

Графики зависимости от частоты сигнала СВЧ модулей коэффициентов передачи, отражения и поглощения показывают (фиг. 3), что:

- в рабочей полосе частот (2,85-3,15 ГГц) квадрат модуля коэффициента передачи приметно равен 0,75, а вне полосы он резко снижается практически до нуля, то есть со входа на выход фильтра передается 75% мощности сигнала СВЧ, а 25% мощности сигнала СВЧ теряется;

- в рабочей полосе частот квадрат модуля коэффициента поглощения не превышает 0,15, а вне полосы он повышается до 1, то есть в рабочей полосе частот сигнал СВЧ практически не поглощается, а за пределами полосы практически весь сигнал СВЧ поглощается;

- квадрат модуля коэффициента отражения как в рабочей полосе частот, так и за ее пределами не превышает 0,1, то есть отраженный сигнал СВЧ практически отсутствует.

Таким образом, предлагаемая конструкция фильтра СВЧ по сравнению с прототипом позволяет подавить отраженный сигнала СВЧ вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ и сохранить малые потери СВЧ в рабочей полосе частот фильтра СВЧ.

Фильтр СВЧ, содержащий входную и выходную линии передачи, между которыми расположен связанный резонатор, который выполнен из двух каскадно-соединенных элементов, каждый из которых содержит два отрезка линии передачи одинаковой длины, связанных электромагнитно, при этом входная линия передачи соединена с концом первого отрезка первого элемента, а второй конец отрезка разомкнут, второй конец второго отрезка первого элемента соединен с первым концом первого отрезка второго элемента, первый конец второго отрезка второго элемента разомкнут, а второй его конец соединен с выходной линией передачи, отличающийся тем, что резонатор дополнительно содержит два одинаковых резистора, один из концов каждого резистора заземлен через отрезок линии передачи, а второй конец первого резистора подключен к первому концу второго отрезка первого элемента, а второй конец второго резистора - ко второму концу первого отрезка второго элемента, при этом длина каждого отрезка линии передачи кратна нечетному числу четверти длины волны, распространяющейся в этом отрезке линии передачи на центральной частоте рабочей полосы пропускания фильтра СВЧ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относятся к радиотехнике, в частности к фильтрам, построенным на полосковых резонаторах. Миниатюрный полосковый полосно-пропускающий фильтр содержит подвешенную в металлическом корпусе-экране диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположены П-образные полосковые проводники, к середине каждого из которых подключены полосковые проводники-шлейфы.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике СВЧ, и предназначено для создания полосно-заграждающих фильтров дециметрового диапазона частот на основе диэлектрических резонаторов.

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.

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.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Фильтр содержит входную и выходную линии передачи, между которыми расположен связанный резонатор, выполненный из двух каскадно-соединенных элементов, каждый из которых содержит два отрезка линии передачи одинаковой длины, связанных электромагнитно, при этом входная линия передачи соединена с концом первого отрезка первого элемента, а второй конец отрезка разомкнут, второй конец второго отрезка первого элемента соединен с первый концом первого отрезка второго элемента, первый конец второго отрезка второго элемента разомкнут, а второй его конец соединен с выходной линией передачи. Резонатор дополнительно содержит два одинаковых резистора, один из концов каждого резистора заземлен через отрезок линии передачи, а второй конец первого резистора подключен к первому концу второго отрезка первого элемента, а второй конец второго резистора подключен ко второму концу первого отрезка второго элемента, при этом длина каждого отрезка линии передачи кратна нечетному числу четверти длины волны, распространяющейся в этом отрезке линии передачи на центральной частоте рабочей полосы пропускания фильтра СВЧ. Технический результат - повышение эффективности подавления отражений сигнала СВЧ вне рабочей полосы частот фильтра СВЧ при сохранении малых потерь СВЧ в рабочей полосе частот фильтра СВЧ. 3 ил.

Наверх