Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр с широкой полосой заграждения

 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Техническим результатом при использовании изобретения является увеличение уровня подавления паразитных полос пропускания при уменьшении габаритных размеров фильтра. Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону - короткозамкнутые полосковые проводники, являющиеся резонаторами, новым является то, что четвертьволновые микрополосковые резонаторы разделены между собой экранирующими металлическими пластинами, а кондуктивно-индуктивная связь между резонаторами выполнена в виде сосредоточенных индуктивностей, каждая из которых припаяна своими концами к двум связуемым резонаторам. 1 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот.

Известен микрополосковый фильтр (МПФ), в котором для устранения паразитных полос пропускания (ППП) предложено использовать микрополосковые резонаторы (МПР) со скачком ширины полоски, выполненным таким образом, чтобы частоты высших резонансов у всех резонаторов были различны, а частота первого резонанса была равна центральной частоте полосы пропускания [1]. Благодаря отличию частот высших резонансов взаимодействие между ними мало, что приводит к подавлению ППП.

Однако полностью исключить взаимодействие между частотами высших резонансов МПР в такой конструкции МПФ невозможно, поэтому невозможно получить высокий уровень подавления паразитных полос пропускания.

В авторском свидетельстве на изобретение [2] предложено звено полосового фильтра, обеспечивающее подавление паразитных полос на гармониках основной частоты. Звено содержит два четвертьволновых МПР, замкнутых одним концом на экран и связанных между собой электромагнитно, и резисторы, замкнутые одним концом на экран, а другим концом подключенные к МПР на расстоянии 1= (0,015-0,045) λ от его короткозамкнутого конца, где λ - средняя длина волны основной полосы пропускания. Сопротивление резистора и точки его подключения к резонаторам выбираются таким образом, чтобы основная полоса пропускания не подавлялась, а 3, 5, 7 гармоники подавлялись.

Однако в такой конструкции невозможно эффективно подавить 3, 5 и 7 гармоники подключением резистора в одну точку МПР, так как узлы высокочастотного тока для этих мод, в которые и выполняется подключение, разнесены на сравнительно большое расстояние, что и указано в данном авторском свидетельстве. Поэтому подключение к одной точке на "усредненном" расстоянии приводит к уменьшению уровня подавления ППП.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является полосно-пропускающий фильтр, выполненный на четвертьволновых МПР, закороченных на землю на одном конце [3]. Резонаторы в этом фильтре связаны между собой четвертьволновыми отрезками, подключаемыми к каждому МПР в разных точках, которые выбираются из условия последовательного подавления паразитных полос пропускания. В данном фильтре присутствует хотя бы один резонатор, подключение которого к линиям связи выполняется за незаземленный конец. Это необходимо для подавления паразитных полос, обусловленных резонансами четвертьволновых отрезков связи. Выбор точек подключения четвертьволновых отрезков связи к остальным резонаторам, осуществляемый из условия последовательного подавления паразитных высокочастотных резонансов на 3, 5, 7 и т.д. гармониках МПР, позволяет эффективно подавлять ППП.

Наличие же электромагнитного взаимодействия между резонаторами уменьшает уровень подавления паразитных высокочастотных резонансов, а использование для связи резонаторов четвертьволновых отрезков линии передачи вынуждает включать в фильтр дополнительный четвертьволновый МПР для подавления ППП, обусловленных резонансами четвертьволновых отрезков связи, что приводит к увеличению габаритов фильтра.

Техническим результатом изобретения является увеличение уровня подавления паразитных полос пропускания при уменьшении габаритных размеров микрополоскового фильтра.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону - короткозамкнутые полосковые проводники, являющиеся резонаторами, новым является то, что четвертьволновые микрополосковые резонаторы разделены между собой экранирующими металлическими пластинами, а кондуктивно-индуктивная связь между резонаторами выполнена в виде сосредоточенных индуктивностей, каждая из которых припаяна своими концами к двум связуемым резонаторам.

Отличия заявляемого фильтра от наиболее близкого аналога заключаются в том, что для исключения электромагнитного взаимодействия между микрополосковыми резонаторами они (резонаторы) разделены между собой экранирующими металлическими пластинами, а кондуктивно-индуктивная связь между резонаторами выполнена в виде сосредоточенных индуктивностей, каждая из которых припаяна своими концами к связуемым резонаторам. Сосредоточенные индуктивности выполняются в произвольной форме (в виде плоских или объемных катушек, меандров и т. д. ). Поскольку для увеличения уровня подавления ППП точки подключения КИН связи к резонаторам различны, то и величины сосредоточенных индуктивностей выполняются различными таким образом, чтобы обеспечить нужную кондуктивно-индуктивную связь между резонаторами в рабочей полосе пропускания фильтра. При этом расстояние между связуемыми четвертьволновыми резонаторами становится независимым от длины волны и выполняется гораздо меньше четверти длины волны, что позволяет значительно уменьшить габаритные размеры фильтра. Кроме того, в такой конструкции не нужно дополнительное звено для подавления ППП от четвертьволновых отрезков связи, что так же уменьшает габариты фильтра и позволяет сформировать ширину полосы подавления, идентичную фильтру-прототипу, меньшим числом резонаторов, либо при том же числе резонаторов значительно расширить полосу заграждения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен рисунок микрополоскового полосно-пропускающего фильтра с широкой полосой заграждения.

Заявляемый фильтр содержит диэлектрические подложки (1), на одну сторону которых нанесено заземляемое основание (2), а на вторую сторону каждой подложки нанесен один короткозамкнутый полосковый проводник (3), являющийся резонатором. Микрополосковые резонаторы разделены между собой вертикальными металлическими пластинами (4), показанными на чертеже сплошной линией. Пластины припаяны к общему экрану (5), в них проделано отверстие (6), через которое проходят сосредоточенные индуктивности (7). Входная и выходная линии передачи кондуктивно подключаются к полосковым проводникам крайних резонаторов с выбором точки подключения для обеспечения оптимальной связи крайних резонаторов с линией передачи.

Фильтр работает следующим образом. Благодаря наличию вертикальных экранирующих металлических пластин между четвертьволновыми микрополосковыми резонаторами электромагнитная связь между МПР полностью отсутствует. Взаимодействие между МПР определяется только кондуктивно-индуктивной связью, которая выполняется в виде сосредоточенных индуктивностей, проходящих через отверстие в вертикальных экранирующих пластинах и подключаемых кондуктивно к связуемым резонаторам. При этом сосредоточенные индуктивности выполняются в произвольной форме (в виде плоских или объемных катушек, меандров, и т.д.). Величина КИН связи между резонаторами зависит от величины сосредоточенной индуктивности и от точек ее подключения к резонаторам. Поскольку точки подключения к резонаторам КИН связи выбираются исходя из условия подавления высокочастотных паразитных полос пропускания, то величина КИН связи в рабочей полосе пропускания регулируется величиной сосредоточенных индуктивностей.

Исключение электромагнитного взаимодействия между резонаторами в заявляемой конструкции фильтра позволяет значительно увеличить затухание сигнала вне полосы пропускания. Благодаря тому, что КИН связь выполняется в виде сосредоточенных индуктивностей, расстояние между связуемыми четвертьволновыми резонаторами становится независимым от длины волны и выполняется гораздо меньше четверти длины волны, что позволяет значительно уменьшить габаритные размеры фильтра. Кроме того, в такой конструкции не нужно дополнительное звено для подавления ППП от четвертьволновых отрезков связи, что так же уменьшает габариты фильтра и позволяет сформировать ширину полосы подавления, идентичную фильтру-прототипу, меньшим числом резонаторов, либо при том же числе резонаторов значительно расширить полосу заграждения.

Литература 1. Patent 4371853 U. S. Int. C1. H 01 P 1/203 - Official Gazette, 1983, V.1027, 1.

2. А.с. 1536458 СССР, МКИ⁵ Н 01 Р 1/203. - Опубл. 15.01.90. Бюл. 2.

3. Ильченко М.Е., Захаров А.В. Фильтры с широкими полосами запирания из отрезков регулярных линий передачи. - Радиотехника и электроника, 1991, 8, с.1585-1589. (прототип).

Формула изобретения

Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр с широкой полосой заграждения, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону - короткозамкнутые полосковые проводники, являющиеся резонаторами, отличающийся тем, что четвертьволновые микрополосковые резонаторы разделены между собой экранирующими металлическими пластинами, а кондуктивно-индуктивная связь между резонаторами выполнена в виде сосредоточенных индуктивностей, каждая из которых припаяна своими концами к двум связуемым резонаторам.

РИСУНКИ

Рисунок 1