Полосковый фильтр гармоник

Изобретение предназначено для использования в селективных трактах радиоаппаратуры различного назначения. Фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, и на вторую сторону также нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца. Проводники, образующие каждый из резонаторов фильтра, расположены на разных поверхностях подложки и закорочены противоположными концами. Согласно изобретению ширина полосковых проводников, образующих резонаторы, хотя бы у одного из них отличается не менее чем в 1.1 раза от ширины полосковых проводников других резонаторов. Изобретение обеспечивает расширение высокочастотной полосы заграждения при сохранении высокой технологичности конструкции. 3 ил.

 

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких частот и может использоваться в селективных трактах радиоаппаратуры различного назначения.

Известен микрополосковый полосно-пропускающий фильтр с широкой полосой заграждения [Патент РФ №2222076, МПК7 Н01Р/203, опубл. 20.01.2004], содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону - короткозамкнутые полосковые проводники, являющиеся четвертьволновыми микрополосковыми резонаторами, которые 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.

Фильтры на основе такой конструкции подавляют высшие гармоники сигналов вплоть до 7-й, однако они нетехнологичны и сложны в настройке.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является полосно-пропускающий фильтр [Патент РФ №2237320, МПК7 Н01Р/203, опубл. 27.09.2004, Бюл. №27], содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, и на вторую сторону также нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, причем проводники, образующие каждый из резонаторов фильтра, расположены на разных поверхностях подложки и закорочены противоположными концами.

Фильтры такой конструкции более технологичны и просты в настройке по сравнению с первым аналогом, но способны подавлять высшие гармоники сигнала только до 5-й.

Техническим результатом изобретения является расширение высокочастотной полосы заграждения при сохранении высокой технологичности конструкции.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в полосно-пропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, и на вторую сторону также нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, причем проводники, образующие каждый из резонаторов фильтра, расположены на разных поверхностях подложки и закорочены противоположными концами, новым является то, что ширина полосковых проводников, образующих резонаторы, хотя бы у одного из них отличается не менее чем в 1.1 раза от ширины полосковых проводников других резонаторов. Это может быть любой из резонаторов - крайний или в середине, либо часть из них, однако очевидно, что предпочтение следует отдать такой конфигурации, когда структура остается зеркально-симметричной относительно центральной плоскости, параллельной полосковым проводникам резонаторов. В противном случае возникнут трудности с настройкой фильтра.

Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключается в том, что ширина полосковых проводников хотя бы одного из резонаторов отличается не менее чем в 1.1 раза от ширины полосковых проводников других резонаторов. Это отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признак, отличающий заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлен в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивает заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображена конструкция заявляемого фильтра на примере четырехрезонаторного устройства (Фиг. 1), частотные зависимости коэффициента передачи в области второй (паразитной) полосы пропускания, построенные по результатам моделирования (Фиг. 2), и амплитудно-частотная характеристика конкретной реализации заявляемой конструкции фильтра (Фиг. 3).

Заявляемый фильтр состоит из диэлектрической подложки 1 (Фиг. 1), на обе поверхности которой нанесены полосковые проводники резонаторов 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Причем проводники, образующие каждый из резонаторов, т.е. пары 2-6, 3-7, 4-8, 5-9, короткозамкнуты на противоположных краях подложки. При этом полосковые проводники, образующие (в данном случае) два средних резонатора, имеют большую ширину, чем полосковые проводники крайних резонаторов. Монтаж подложки фильтра в металлический корпус аналогичен ее монтажу в фильтре-прототипе.

Как известно [Лексиков А.А., Сухин Ф.Г. «Полосковый резонатор на подвешенной подложке» // Материалы VIII международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Т. 4. Новосибирск. 2006. С. 143-145.], отношение частоты второй моды собственных колебаний полоскового резонатора на подвешенной подложке к частоте первой моды растет с увеличением ширины полосковых проводников, образующих резонатор. Поэтому, если в фильтре на подвешенной подложке разные резонаторы выполнены полосковыми проводниками разной ширины, то при настройке резонансов первых мод на одну частоту при формировании полосы пропускания, частоты вторых мод в таких резонаторах будут сильно различаться, при этом также упадет взаимодействие резонаторов на этих частотах. Это приведет к тому, что они не сформируют единой полосы пропускания, и уровень прохождения на этих частотах понизится до -30 дБ и менее, и полоса заграждения расширится до частот, соответствующих третьей моде собственных колебаний резонаторов. Исследования показали, что таким способом можно расширить высокочастотную полосу заграждения фильтров такой конструкции как минимум до 11×f0 при уровне подавления гармоник не менее чем на 50 дБ.

На Фиг. 2 приведены частотные зависимости коэффициента передачи трехрезонаторных фильтров в области частот, соответствующей второй моде колебаний, построенные по результатам моделирования для нескольких значений ширины полосковых проводников, образующих средний резонатор. Моделирование выполнялось на одномерных моделях с использованием квазистатического приближения. Центральная частота ширины полосы пропускания всех фильтров f0=1 ГГц, а ее ширина по уровню -3 дБ Δf=100 МГц. Штрихованная линия соответствует фильтру, у которого все резонаторы имели одинаковую ширину образующих их полосковых проводников - 4 мм; сплошная тонкая линия соответствует фильтру, у которого средний резонатор выполнен полосковыми проводниками шириной 4.4 мм, а сплошная жирная линия - фильтру с шириной полосковых проводников среднего резонатора 5.8 мм. Видно, что у фильтра с одинаковой шириной полосковых проводников всех резонаторов вторые моды образуют паразитную полосу пропускания (штрихованная линия), в которой прохождение СВЧ-мощности достигает уровня почти -15 дБ и которая ограничивает ширину полосы заграждения до частоты, ненамного превышающей 5×f0. При увеличении ширины полосковых проводников среднего резонатора до 4.4 мм (в 1.1 раза) уровень прохождения на частотах вторых мод падает - максимум коэффициента передачи в этой полосе ненамного превышает -30 дБ (сплошная тонкая линия). Дальнейшее увеличение ширины полосковых проводников этого резонатора еще более увеличивает этот эффект - жирная линия.

Тот же эффект можно получить, если проводники среднего резонатора не уширить, а сузить. То же самое достигается, если изменить ширину не среднего резонатора, а крайнего. Однако это не очень удобно, т.к. в этом случае усложняется настройка фильтра.

В четырехрезонаторном фильтре наилучшего результата можно добиться, если увеличить ширину полосковых проводников, образующих пару средних резонаторов.

Исследования показали, что чем больше число резонаторов в фильтре, тем большего подавления паразитной полосы пропускания можно достичь при использовании такого способа.

Используемая в моделировании подложка имела диэлектрическую проницаемость ε=5.8 и толщину 0.25 мм.

Фильтр работает следующим образом.

Входная и выходная линии передачи подключаются к проводникам внешних резонаторов, например, кондуктивно в точках, определяемых заданным уровнем отражений в полосе пропускания. Сигналы на частотах, попадающих в полосу пропускания, с минимальными потерями проходят с входа фильтра на выход, а на частотах вне полосы пропускания - отражаются от входа фильтра.

На Фиг. 3 приведена АЧХ четырехзвенного фильтра, изготовленного на подвешенной подложке толщиной 0.25 мм из материала с ε=5.8 и tgδ=0.0015. Подложка фильтра смонтирована в латунном корпусе с внутренними размерами 33.4×8.4×6.25 мм3, ширина полосковых проводников крайних резонаторов 4 мм, средних 5.8 мм, при их длине 7.8 мм и 7.16 мм соответственно. Расстояние между средними резонаторами 3 мм, а между средними и крайними - 2.8 мм. Расстояния между подложкой фильтра и крышками корпуса 3 мм. Подключение внешних линий кондуктивное к полосковым проводникам крайних резонаторам в точках, отстоящих на расстоянии 3.7 мм от заземленных концов. Этот фильтр, настроенный на центральную частоту f0=1.42 ГГц с шириной полосы пропускания по уровню -3 дБ Δf=143 МГц, имел минимальный уровень потерь в полосе пропускания 1.2 дБ. Наблюдаемые в диапазоне частот 8…10 ГГц два экстремума прохождения СВЧ-мощности сформированы вторыми модами собственных колебаний резонаторов, а их уровень не превышает -75 дБ. Это привело к более чем двукратному расширению полосы заграждения по сравнению с фильтром-прототипом.

Полосковый фильтр гармоник, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, и на вторую сторону также нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, причем проводники, образующие каждый из резонаторов фильтра, расположены на разных поверхностях подложки и закорочены противоположными концами, отличающийся тем, что ширина полосковых проводников, образующих резонаторы, хотя бы у одного из них отличается не менее чем в 1.1 раза от ширины полосковых проводников других резонаторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиосвязи и радиолокации. Технический результат изобретения заключается в обеспечении модуляции амплитуды и фазы высокочастотного сигнала при заданных зависимостях отношения модулей и разности фаз передаточной функции модулятора в двух состояниях управляемого нелинейного элемента, определяемых двумя уровнями управляющего низкочастотного сигнала.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать устройства генерации с заданным количеством радиоканалов при любых заданных частотных характеристиках нагрузки.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в устройствах измерительной техники. Технический результат - уменьшение продольного размера фотонного кристалла вдоль направления распространения электромагнитной волны до величины, меньшей длины волны основного типа.

Использование: для создания частотно-селективной высокоимпедансной поверхности. Сущность изобретения заключается в том, что частотно-селективная высокоимпедансная поверхность содержит однослойную экранированную печатную плату, с одной стороны которой выполнена импедансная решетка из связанных не менее чем двумя емкостными зазорами микрополосковых многозаходных спиралей Архимеда, в центрах которых расположены металлизированные переходные отверстия, соединенные с общим металлическим экраном, емкостные зазоры выполнены в виде микрополосковых копланарных линий.

Изобретение относится к СВЧ электронике, в частности к частотно-селективным фильтрам. Широкополосный полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесен полосковый проводник, частично расщепленный с одного конца.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано для подавления внеполосных и паразитных колебаний в трактах приемопередающих систем, в том числе высокой мощности, а также для грубого измерения частоты микроволнового излучения.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат - расширение полосы пропускания при уменьшении габаритов трансформатора.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам. Соединение между антенным устройством и устройством радиосвязи содержит фланцевые участки, включающие в себя неконтактные противостоящие поверхности и участки волновода, проходящие через неконтактные противостоящие поверхности, каждый из которых выполнен для антенного устройства и устройства радиосвязи; дроссельную канавку, сформированную вне упомянутого участка волновода на любой одной или на обеих неконтактных противостоящих поверхностях антенного устройства и устройства радиосвязи, и волновод, сформированный из упомянутых участков волновода, противостоящих один другому, с просветом между ними в состоянии, в котором антенное устройство и устройство радиосвязи прикреплены один к другому, и неконтактные противостоящие поверхности непосредственно противостоят друг другу с просветом между ними и помещаются параллельно друг другу, и при этом фланцевые участки противостоят друг другу с промежутком между ними.

Изобретение относится к СВЧ-технике. Невзаимный схемный элемент содержит: ферримагнетик, который размещен поверх схемной платы, проводящую крышку, которая закрывает верхнюю поверхность ферримагнетика и выполнена как единое целое, множество соединительных частей, которые электрически соединяют проводящую крышку с множеством соответствующих линий передачи сигналов поверх схемной платы; и магнит, который прикладывает магнитное поле к ферримагнетику.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах с высоким уровнем мощности и в качестве эталонной измерительной согласованной нагрузки.

Изобретение относится к усилению и демодуляции частотно-модулированных сигналов. Технический результат - увеличение линейного участка частотной демодуляционной характеристики и увеличение динамического диапазона при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и нагрузки. Для этого устройство выполнено из источника постоянного напряжения, цепи прямой передачи в виде трехполюсного нелинейного элемента, четырехполюсника, цепи внешней обратной связи, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, при этом четырехполюсник выполнен резистивным, в качестве цепи внешней обратной связи использован произвольный комплексный четырехполюсник, подключенный к трехполюсному нелинейному элементу по последовательно-параллельной схеме, трехполюсный нелинейный элемент и цепь обратной связи как единый узел каскадно включены между источником частотно-модулированного сигнала с комплексным сопротивлением и входом резистивного четырехполюсника, между выходом резистивного четырехполюсника и фильтром нижних частот включена высокочастотная нагрузка в виде двухполюсника с комплексным сопротивлением, резистивный четырехполюсник выполнен в виде T-образного соединения трех резистивных двухполюсников. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции высокочастотных сигналов в радиотехнических устройствах, телевидении, системах связи и радиоканалах передачи телекоммуникационных данных. Предлагаемый фильтр гармоник содержит n последовательно соединенных отрезков линии передачи одинаковой длины, параллельно которым подключены дополнительные отрезки линии передачи, длина которых в 2 раза больше, чем длина последовательно соединенных отрезков линии передачи. Волновые сопротивления всех отрезков линии передачи имеют одинаковую величину, которая в 2,3 раза больше, чем величина сопротивления нагрузок для фильтра гармоник. В предлагаемом устройстве повышение затухания во всей полосе заграждения и увеличение крутизны скатов амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) достигнуто за счет того, что фильтр гармоник представляет собой структуру, в которой дополнительно введенные отрезки линии передачи обеспечивают прохождение высокочастотного сигнала по двум путям с различными фазовыми сдвигами. Это вызывает интерференцию высокочастотных сигналов в точках подключения дополнительных отрезков линии передачи, в результате чего образуются пульсации АЧХ как в полосе заграждения, так и в полосе пропускания. АЧХ предлагаемого фильтра гармоник по своей форме соответствует эллиптическому фильтру, в котором обеспечивается повышенное затухание во всей полосе заграждения и увеличение крутизны скатов АЧХ. 4 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ. Полосно-пропускающий фильтр содержит прямоугольный металлический корпус 1, образованный параллельными плоскими стенками 2, запредельный для центральной частоты фильтра, n металлических стержней 3, число которых равно порядку фильтра, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрическими промежутками 4, причем одни концы соседних металлических стержней 3 присоединены к противоположным плоским стенкам 2, а концы крайних металлических стержней 3 присоединены к центральным проводникам 5 коаксиальных присоединителей 6 внешних линий передачи, оболочки 7 присоединителей 6 соединены с корпусом 1. Фильтр имеет n плоских конденсаторов 8, образованных каждый диэлектрической пластиной 9 с металлизированными параллельными поверхностями 10, формирующими обкладки конденсаторов, другие концы стержней 3 присоединены к первым обкладкам конденсаторов 8, вторые обкладки которых расположены на стенках корпуса 2. Емкость С конденсаторов 8 определяется из предложенного соотношения, связывающего длину металлических стержней 3, лежащую в пределах от 1/7 до 1/10 длины волны λ на центральной частоте ω0 полосы пропускания фильтра, скорость света в вакууме, диаметр стержней 3, расстояние между параллельными металлическим стержням 3 плоскими стенками 2. Изобретение обеспечивает смещение ближайших паразитных полос пропускания фильтра в более высокочастотную область, превышающую 4-5 значений центральной частоты полосы пропускания. 2 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат изобретения заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные устройства генерации для средств радиосвязи с заданным количеством радиоканалов. Способ генерации высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, при этом нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, подключенный к цепи прямой передачи по параллельно-последовательной схеме. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к микрополосковым корректорам АЧХ. Микрополосковый корректор содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой стороне первый проводник, концы которого являются входом и выходом корректора, и второй проводник, один конец которого подключен к первому проводнику через первый резистор, второй конец - через второй резистор. Длины проводников между точками подключения резисторов одинаковы, а волновые сопротивления микрополосковых линий, образованные первым и вторым проводниками между точками подключения резисторов, выбраны больше сопротивлений входа и выхода, а проводимость общей линии должна быть равна входной проводимости исходя из условия 1/Z1+1/(R+Z2)=1, где Z1 - нормированное волновое сопротивление первого проводника, Z2 - нормированное волновое сопротивление второго проводника, R - нормированное сопротивление резисторов. Технический результат - улучшение согласования, уменьшение габаритных размеров. 2 ил.
Наверх