Высокоселективный полосковый фильтр верхних частот

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике сверхвысоких частот. Полосковый фильтр верхних частот, содержащий подвешенную в металлическом корпусе диэлектрическую подложку, на которой расположены нерегулярные полосковые проводники резонаторов, образованные соединением узких и широких отрезков полосковой линии, замкнутых концом узкого отрезка на экран, а на второй поверхности под широкими участками смежных резонаторов расположены дополнительные полосковые проводники, отличающийся тем, что фильтр выполнен с возможностью изменять частотное положение нулей коэффициента передачи за счет варьирования зазора между дополнительными проводниками при неизменных параметрах полосы пропускания. Технический результат - расширение полосы пропускания и увеличение селективности полоскового фильтра верхних частот. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем.

Известен микрополосковый фильтр верхних частот [Патент РФ №2670366, МПК7 Н01Р 1/203, опубл. 22.10.2018, Бюл. №30], содержащий диэлектрическую подложку, одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположен полосковый металлический проводник. Согласно техническому решению, отрезки полоскового проводника свернуты в форме «шпильки» вдоль оси симметрии и в центральной части соединены с заземляемым основанием, через перпендикулярно состыкованный протяженный отрезок полоскового проводника. В такой конструкции улучшение частотно-селективных свойств микрополоскового фильтра верхних частот, в частности, повышение крутизны склона частотной характеристики, осуществляется только за счет наращивания числа полосковых проводников, состыкованных друг с другом в виде меандровой линии. Недостатками такого фильтра являются сравнительно большая площадь подложки и невысокая селективность, обусловленная отсутствием нулей коэффициента передачи вблизи склона полосы пропускания. Кроме того, протяженность полосы пропускания такого фильтра составляет немногим более двух октав.

Наиболее близким аналогом является фильтр верхних 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 нижней и верхней стороне которой расположены нерегулярные полосковые проводники резонаторов, образованные соединением узких и широких отрезков полосковой линии и замкнутые на экран концом узкого отрезка. Широкие участки соседних нерегулярных проводников располагаются таким образом, чтобы их взаимная емкость обеспечивала необходимую величину связи для формирования полосы пропускания. По сравнению с первым аналогом такая конструкция фильтра верхних частот имеет меньшие размеры. Как и в первом аналоге, недостатками такой конструкции являются невысокая селективность, связанная с отсутствием близкорасположенных к полосе пропускания нулей коэффициента передачи, а также сравнительно неширокая полоса пропускания.

Техническим результатом изобретения является расширение полосы пропускания и увеличение селективности полоскового фильтра верхних частот.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом полосковом фильтре верхних частот, содержащем подвешенную в металлическом корпусе диэлектрическую подложку, на которой расположены нерегулярные полосковые проводники резонаторов, образованные соединением узких и широких отрезков полосковой линии, замкнутых концом узкого отрезка на экран, новым является то, что резонаторы расположены на одной поверхности подложки, а на второй ее поверхности под широкими участками смежных резонаторов расположены дополнительные полосковые проводники.

Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключается в том, что в полосковом фильтре верхних частот на обратной стороне подложки выполнены дополнительные полосковые проводники, которые расположены под широкими участками нерегулярных проводников смежных резонаторов на лицевой стороне подложки.

Сущность изобретения поясняется рисунками:

На фиг. 1а, б изображена топология проводников заявляемого фильтра верхних частот с лицевой (а) и обратной стороны подложки (б).

На фиг. 2а, б изображены рассчитанные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтра верхних частот заявляемой конструкции в узком (а) и широком (б) диапазонах частот.

Заявляемый полосковый фильтр верхних частот (фиг. 1а, б) содержит подвешенную в металлическом корпусе 1 диэлектрическую подложку 2, на лицевой стороне которой расположены нерегулярные полосковые проводники резонаторов, образованные соединением узких 3 и широких 4 отрезков полосковой линии, замкнутые концом узкого отрезка на экран. На обратной стороне подложки под широкими участками 4 смежных резонаторов расположены прямоугольные дополнительные полосковые проводники 5. Входная и выходная линии передачи 6 подключены к наружным дополнительным полосковым проводникам.

Заявляемый фильтр верхних частот работает следующим образом. Входная и выходная линии передачи 6 подключаются к наружным дополнительным полосковым проводникам 5, которые расположены под широкими участками 4 нерегулярных резонаторов, как показано на фиг. 1a, б. Длина области перекрытия дополнительных полосковых проводников 5 и широких участков 4 нерегулярных резонаторов определяется заданным минимальным уровнем отражений в полосе пропускания фильтра верхних частот. Сигналы, частоты которых попадают в полосу пропускания, проходят на выход фильтра с минимальными потерями, в то время как на частотах ниже полосы пропускания происходит отражение сигналов от входа устройства.

Заявляемый фильтр верхних частот состоит из квазисосредоточенных элементов, которые образованы узкими 3 (индуктивности) и широкими 4, 5 (емкости) отрезками полосковой линии передачи. В заявляемом фильтре верхних частот, в отличие от фильтра-прототипа, имеется дополнительная емкостная связь, образованная дополнительными полосковыми проводниками 5. При соответствующем выборе размеров этих полосковых элементов формируются нули коэффициента передачи вблизи края полосы пропускания, которые существенно повышают селективность фильтра верхних частот. Наряду с повышением селективности, предложенная конструкция фильтра верхних частот позволяет существенно увеличить протяженность полосы пропускания за счет лучшего согласования волновых сопротивлений элементов конструкции и портов.

На фиг. 1 представлен вариант конкретной реализации двухрезонаторного фильтра верхних частот заявляемой конструкции, а на фиг. 2 его рассчитанные амплитудно-частотные характеристики в узком (а) и широком (б) диапазонах частот, полученные с помощью программы электродинамического анализа 3D-моделей. Граничные частоты полосы пропускания фильтра по уровню - 3 дБ составляют fгр1 = 0.25 ГГц и fгр2 = 4.9 ГГц. Характеристики фильтра 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 резонаторов 0.125 мм при их длине 17.51 мм, длина широких участков 16.3 мм при их длине 7.25 мм. КСВН в полосе пропускания фильтров не более 1.2.

Видно, что заявляемый фильтр верхних частот имеет по сравнению с фильтром-прототипом существенно более высокую крутизну склона АЧХ, которая обеспечивается наличием двух нулей коэффициента передачи вблизи полосы пропускания. Важной особенностью заявляемого фильтра является возможность изменять частотное положение нулей коэффициента передачи при неизменных параметрах полосы пропускания путем варьирования зазора S (фиг. 1), что может быть полезным при настройке фильтра на заданные требования по селективности.

Еще одним важным преимуществом фильтра верхних частот заявляемой конструкции является широкая полоса пропускания (фиг. 2б). Так отношение граничных частот полосы пропускания фильтра составляет fгр2/fгр1 = 19.6, т.е. больше четырех октав, что значительно превосходит аналогичный показатель у известных аналогов.

Полосковый фильтр верхних частот, содержащий подвешенную в металлическом корпусе диэлектрическую подложку, на которой расположены нерегулярные полосковые проводники резонаторов, образованные соединением узких и широких отрезков полосковой линии, замкнутых концом узкого отрезка на экран, а на второй поверхности под широкими участками смежных резонаторов расположены дополнительные полосковые проводники, отличающийся тем, что фильтр выполнен с возможностью изменять частотное положение нулей коэффициента передачи за счет варьирования зазора между дополнительными проводниками при неизменных параметрах полосы пропускания.



 

Похожие патенты:

Фильтр свч // 2713719
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.

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.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике сверхвысоких частот. Полосковый фильтр верхних частот, содержащий подвешенную в металлическом корпусе диэлектрическую подложку, на которой расположены нерегулярные полосковые проводники резонаторов, образованные соединением узких и широких отрезков полосковой линии, замкнутых концом узкого отрезка на экран, а на второй поверхности под широкими участками смежных резонаторов расположены дополнительные полосковые проводники, отличающийся тем, что фильтр выполнен с возможностью изменять частотное положение нулей коэффициента передачи за счет варьирования зазора между дополнительными проводниками при неизменных параметрах полосы пропускания. Технический результат - расширение полосы пропускания и увеличение селективности полоскового фильтра верхних частот. 2 ил.

Наверх