Полосковый резонатор

Авторы патента:

Савишников Максим Олегович (RU)

Сержантов Алексей Михайлович (RU)

Лексиков Андрей Александрович (RU)

Лексиков Александр Александрович (RU)

Беляев Борис Афанасьевич (RU)

Бальва Ярослав Федорович (RU)

H01P1/203 - Волноводы; резонаторы, линии или другие устройства типа волноводов (работающие в оптическом диапазоне G02B; антенны H01Q; цепи, содержащие элементы с сосредоточенным полным сопротивлением H03H)

Владельцы патента RU 2640968:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (RU)

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких частот и предназначено для создания частотно-селективных устройств. Полосковый резонатор содержит две диэлектрические подложки, подвешенные между экранами корпуса, на обе поверхности которых нанесены полосковые металлические проводники, электромагнитно связанные между собой. Между подложками расположена тонкая металлическая пленка, закороченная со всех сторон по периметру на корпус, толщина которой меньше скин-слоя в металле на рабочей частоте резонатора. Техническим результатом изобретения является разрежение спектра собственных частот полоскового резонатора и увеличение протяженности полосы заграждения фильтров на его основе. 3 ил.

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких частот и предназначено для создания частотно-селективных устройств, например, полосовых фильтров.

Известна конструкция полосковых резонаторов на подвешенной подложке, используемая для создания полосовых фильтров [Д.Л. Матей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс // Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т. 1. - М.: Связь, 1971. - 439 с.]. Резонаторы образованы полуволновыми отрезками полосковых линий, разомкнутых на обоих концах. Полосковые проводники резонаторов находятся в сплошном диэлектрическом окружении на одинаковых расстояниях от нижней и верхней поверхностей экрана. Недостатками таких резонаторов и фильтров на их основе являются большие размеры на частотах дециметровых и метровых длин волн и близкое расположение частоты второго - паразитного резонанса (резонанса второй моды колебаний) к частоте первой - рабочей моды колебаний.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является полосковый резонатор [п.м. РФ №99248, МПК⁷ Н01Р 7, опубл. 10.11.2010, Бюл. №31 (Прототип)]. Резонатор содержит две диэлектрические подложки, подвешенные между экранами корпуса, на обе поверхности которых нанесены полосковые металлические проводники, электромагнитно связанные между собой и имеющие форму прямоугольника. Резонатор такой конструкции и фильтр на его основе имеет значительно меньшую длину полосковых проводников по сравнению с первым аналогом, а значит и меньшие размеры подложки. Это позволяет конструировать миниатюрные полосковые фильтры на более низкие частоты. Недостатком такого резонатора так же, как и у первого аналога является близкое расположение резонанса второй - паразитной моды колебаний к полосе пропускания фильтра, что не позволяет конструировать на его основе фильтры с широкой полосой заграждения.

Техническим результатом изобретения является разрежение спектра собственных частот полоскового резонатора и увеличение протяженности полосы заграждения фильтров на его основе.

Указанный технический результат достигается тем, что в полосковом резонаторе, содержащем две диэлектрические подложки, подвешенные между экранами корпуса, на обе поверхности которых нанесены полосковые металлические проводники, электромагнитно связанные между собой, новым является то, что между указанными подложками расположена сплошная металлическая пленка, толщина которой на рабочей частоте резонатора меньше толщины скин-слоя в металле пленки.

Отличия заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что между подложками расположена сплошная металлическая пленка, толщина которой на рабочей частоте резонатора меньше толщины скин-слоя в металле пленки. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами: Фиг. 1 - конструкция предлагаемого полоскового резонатора, Фиг. 2 - конструкция полосно-пропускающего фильтра второго порядка на основе пары заявляемых резонаторов; Фиг. 3 - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) потерь на прохождение двухзвенных полосно-пропускающих фильтров на основе заявляемого резонатора и резонатора-прототипа.

Заявляемое устройство (Фиг. 1) содержит две диэлектрические подложки 1, подвешенные между экранами корпуса 3, на обе поверхности которых нанесены полосковые металлические проводники резонаторов 2, электромагнитно связанные между собой и имеющие форму, например, прямоугольника. Между подложками расположена тонкая металлическая пленка 4, закороченная со всех сторон по периметру на корпус, толщина которой меньше скин-слоя в металле пленки на рабочей частоте резонатора.

Известно, что высокочастотный ток проникает в металл на определенную глубину, называемую скин-слоем, которая зависит от электрофизических параметров материала и частоты: , где σ - удельная проводимость металла, μ - относительная магнитная проницаемость ω-частота. Этот факт лежит в основе работы заявляемого резонатора.

Заявляемый полосковый резонатор работает следующим образом. Толщина пленки между подложками в заявляемой конструкции выбрана такой, чтобы на нижайшей - рабочей резонансной частоте конструкции она была меньше скин-слоя, поэтому магнитное поле на рабочей частоте будет проникать через пленку на расстояние, достаточное для обеспечения взаимодействия проводников резонаторов. В то же время на частотах высших мод колебаний толщина пленки становится сравнимой и большей, чем глубина скин-слоя в металле. Поэтому взаимодействие резонаторов на частотах высших мод колебаний значительно уменьшается.

На основе заявляемого резонатора был спроектирован и изготовлен полосно-пропускающий фильтр второго порядка (Фиг. 2). На Фиг. 3 в широкой полосе частот изображены амплитудно-частотные характеристики фильтра на основе заявляемого резонатора (сплошная линия) и резонатора-прототипа (штриховая линия). Конструктивные параметры резонаторов в обоих фильтрах были идентичны: диэлектрическая проницаемость подложек ε=80 при их толщине h_d=0.25 мм, длина полосковых проводников резонаторов 12 мм, их ширина 2 мм, расстояние между подложками в резонаторе h_s=2 мм, расстояние от верхнего и нижнего экрана корпуса до поверхности подложек Н_а=5 мм. В заявляемом резонаторе использовалась металлическая пленка, нанесенная на тонкую диэлектрическую подложку и закороченная по периметру на стенки корпуса. Толщина пленки t=100 нм на нижайшей резонансной частоте заявляемой конструкции ƒ₁≈0.28 ГГц была существенно меньше толщины скин-слоя в меди, составляющей на этой частоте порядка 1 мкм. Центральная частота полосы пропускания фильтров составила ƒ₀≈0.28 ГГц, относительная ширина полосы пропускания фильтров по уровню -3 дБ составила Δƒ/ƒ₀≈3% при расстоянии между резонаторами S=4 мм.

Видно, что использование заявляемого резонатора позволяет не только расширить полосу заграждения, но и увеличить уровень затухания в ней. Так если в фильтре прототипе протяженность полосы заграждения по уровню -40 дБ составляет около 27ƒ₀ (ƒ₀ - центральная частота полосы пропускания), то в заявляемом фильтре полоса заграждения по уровню -50дБ простирается до частоты не менее 140ƒ₀.

Таким образом, использование заявляемой конструкции в полосовых фильтрах позволяет получать значительно более протяженные полосы заграждения по сравнению с фильтрами на основе традиционных конструкций.

Полосковый резонатор, содержащий две диэлектрические подложки, подвешенные между экранами корпуса, на обе поверхности которых нанесены полосковые металлические проводники, электромагнитно связанные между собой, отличающийся тем, что между указанными подложками расположена сплошная металлическая пленка, толщина которой на рабочей частоте резонатора меньше толщины скин-слоя в металле пленки.

Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых изделий. Коммутирующее устройство является псевдоморфным, изготовленным на базе гетероструктуры AlGaN/InGaN, а емкостный элемент представляет собой конденсатор.

Псевдоморфный ограничитель мощности на основе гетероструктуры algan/ingan // 2640965

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий и может быть использовано при создании нового поколения СВЧ элементной базы и интегральных схем на основе гетероструктур широкозонных полупроводников.

Дискретный свч фазовращатель // 2639992

Изобретение относится к области СВЧ радиотехники, в частности к проходным дискретным полупроводниковым фазовращателям. Дискретный СВЧ фазовращатель проходного типа, согласованный с волновым сопротивлением ρ0 основной линии передачи, выполнен на основе соединения отрезков линий передачи и управляющих элементов, преимущественно диодов.

Устройство возбуждения волны е01 в круглом волноводе // 2639736

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике СВЧ и антенной технике. Устройство возбуждения волны Ε01 в круглом волноводе содержит делитель мощности с N выходами, N элементов связи с круглым волноводом, равномерно расположенных в поперечном сечении на цилиндрической поверхности волновода, которые соединены с N выходами делителя мощности, вход которого является входом устройства возбуждения.

Устройство для работы на двух круговых поляризациях в двух диапазонах частот // 2638902

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в спутниковой связи с поляризационным уплотнением сигналов как на земных станциях спутниковой связи, так и на спутниках связи.

Секция дискретного фазовращателя с цифровым управлением // 2638389

Изобретение относится к электронной технике СВЧ, в частности к фазовращателям. Секция дискретного фазовращателя с цифровым управлением содержит входной направленный ответвитель со слабой связью, вход которого является входом устройства, выходной направленный ответвитель со слабой связью, выход которого является выходом устройства, ослабитель с цифровым управлением, выход которого соединен со связанным входом вторичной линии выходного направленного ответвителя, первый и второй отрезки передающих линий, третью и четвертую замкнутые на конце четвертьволновые связанные передающие линии.

Квазиоптимальный гребенчатый фильтр для последовательности широкополосных и сверхширокополосных когерентных радиоимпульсов со сжатием спектра сигнала // 2636784

Изобретение относится к радиотехнике, к частотной селекции и фильтрации радиосигналов, может быть использовано в радиолокации и в системах связи. Устройство содержит параллельно включенные полосно-пропускающие фильтры, согласованные с длительностью этой последовательности, установочные фазовращатели и сумматор.

Двухполосный керамический фильтр // 2636404

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в радиопередающих устройствах спутниковых систем связи и спутниковых радионавигационных систем, а также в других устройствах СВЧ для выделения сигналов в двух поддиапазонах преимущественно дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн.

Переключатель свч мощности // 2632259

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к переключателям СВЧ мощности, и может быть использовано для переключения СВЧ сигналов между каналами приема (передачи) в СВЧ приемниках (передатчиках).

Дискретный фазовращатель свч // 2631905

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ, в частности к фазовращателям. Дискретный фазовращатель СВЧ содержит одинаковые первый и второй отрезки линии передачи, одни концы которых соединены с входом и выходом фазовращателя соответственно, а другие соединены между собой, вход и выход фазовращателя дополнительно соединены с одними концами одинаковых третьего и четвертого отрезков линии передачи, между другими концами которых включен первый коммутирующий диод, при этом волновое сопротивление третьего и четвертого отрезков линии в два раза выше сопротивления входа и выхода.

Свч аттенюатор // 2641625

Изобретение относится к радиоэлектронике и измерительной технике и может быть использовано для заданного ослабления СВЧ сигнала большой мощности в широкой полосе рабочих частот. СВЧ аттенюатор содержит N последовательно включенных друг за другом каскадов, выполненных на планарных пленочных резисторах, общая площадь которых обеспечивает рассеивание заданной мощности входного высокочастотного сигнала, а значения коэффициентов передачи каждого каскада обеспечивают равномерное распределение рассеиваемой мощности в них. Все каскады выполнены в виде Т-образной структуры и расположены на общей диэлектрической подложке, при этом во всех Т-образных структурах площадь каждого пленочного резистора пропорциональна рассеиваемой на нем мощности и ширина крайних пленочных резисторов больше ширины среднего пленочного резистора, а крайние пленочные резисторы смежных Т-образных структур объединены в один общий пленочный резистор, площадь и сопротивление которого равны сумме площадей и сумме сопротивлений соответственно объединенных пленочных резисторов. Технический результат в предлагаемом СВЧ аттенюаторе заключается в упрощении конструкции за счет того, что все пленочные резисторы расположены на одной диэлектрической подложке и не применяются согласующие элементы, а также сохранении высокого уровня мощности входного высокочастотного сигнала за счет выбора площади каждого пленочного резистора пропорционально рассеиваемой на нем мощности. 5 ил., 3 табл.

Интегральный аттенюатор // 2642538

Использование: для создания схем дифференциальных аттенюаторов для работы в СВЧ диапазоне. Сущность изобретения заключается в том, что интегральный аттенюатор содержит генератор дифференциального сигнала, звенья, состоящие из параллельно включенных управляемых МОП транзисторов n- и p-типа, блок управления и нагрузку, кроме того, неинвертирующая пара звеньев, состоящих из МОП транзисторов n- и p-типа, соединена с генератором дифференциального сигнала и нагрузкой напрямую, а инвертирующая пара звеньев, состоящих из МОП транзисторов n- и p-типа соединена с генератором дифференциального сигнала и нагрузкой перекрестно; где регулировка сопротивлений МОП транзисторов, входящих в звенья, осуществляется блоком управления, при этом сопротивление одной пары звеньев МОП транзисторов возрастает, а другой падает. Технический результат: обеспечение возможности расширения функциональных возможностей аттенюаторов, выполненных по КМОП технологии, снижения потерь при прямом прохождении сигнала, увеличения динамического диапазона, расширения полосы рабочих частот, уменьшения фазовых искажений при переключении уровня аттенюации. 2 ил., 1 табл.

Способ пространственного разделения оптических мод ортогональных поляризаций в планарной волноводной структуре // 2644624

Изобретение относится к интегральной оптике. Способ пространственного разделения оптических мод ортогональных поляризаций в планарной волноводной структуре, заключающийся в том, что излучение лазера вводят в четырехслойную планарную направляющую структуру, состоящую из подложки, покровной среды, волноводного высокопреломляющего магнитооптического слоя, намагниченного до насыщения в плоскости границы раздела, в направлении, поперечном распространению света, волноводного нанокомпозитного слоя с расположенным на его поверхности решеточным элементом связи для ввода излучения. Настройка на заданную длину волны, заданные углы ввода и разделение волноводных мод ортогональных поляризаций осуществляется путём подбора отношений толщин диэлектрических нанослоёв двух типов в нанокомпозитном слое. Технический результат заключается в повышении эффективности поляризационного разделения света в планарных направляющих структурах интегральной оптики. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Микрополосковый широкополосный фильтр // 2644976

Изобретение относится к СВЧ-радиотехнике, в частности к фильтрам. Микрополосковый широкополосный фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую - полосковые проводники, электромагнитно связанные между собой. Узкие и широкие прямоугольные полосковые проводники соединены друг с другом в форме нерегулярного меандра, его крайние узкие проводники со стороны свободных концов заземлены на основание, причем входной и выходной порты фильтра подключены кондуктивно к крайним широким проводникам меандра через отрезки микрополосковых линий со скачком волнового сопротивления. Технические результаты – расширение полосы заграждения, повышение крутизны низкочастотного склона частотной характеристики, расширение рабочей полосы пропускания. 2 ил.

Свч-мультиплексор // 2645033

Изобретение относится к радиотехнике. СВЧ-мультиплексор содержит устройство общего вывода СВЧ-сигнала, суммирующий резонатор, параллельно расположенные полосно-пропускающие фильтры. Суммирующий резонатор представляет собой закороченный на концах отрезок передающей линии, а каждый из полосно-пропускающих фильтров выполнен в виде цепочки связанных резонаторов. Резонаторы каждой цепочки полосно-пропускающего фильтра расположены с образованием двух ярусов. Устройства раздельного ввода СВЧ-сигналов и устройство вывода СВЧ-сигнала выполнены в виде волноводов, отделенных от соответствующих входных резонаторов цепочек полосно-пропускающих фильтров и суммирующего резонатора, поперечной диафрагмой с щелями связи. Волновод каждого из устройств раздельного ввода СВЧ-сигналов снабжен резонансным элементом в виде стержня из диэлектрического материала, размещенным на поперечной диафрагме волновода, и регулировочными элементами перестройки частоты и связи, размещенными в стенке волновода. Резонансный элемент ориентирован вдоль направления распространения СВЧ-сигнала и выполнен с возможностью настройки на граничные частоты полосы пропускания мультиплексора. Технические результаты - уменьшение массы и габаритов, повышение уровня мощности выходного СВЧ-сигнала. 13 з. п. ф-лы, 12 ил.

Частотно-поляризационный селектор // 2647203

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к селекторам радиоволн. Частотно-поляризационный селектор содержит первый ортомодовый преобразователь, представляющий собой крестовой разветвитель, в плечах которого установлены емкостные фильтры нижних частот. На выходе первого ортомодового преобразователя установлен поляризатор Q-диапазона, реализованный на круглом волноводе с пазом с двумя ортогональными выходами. Фильтры соединяются со вторым ортомодовым преобразователем посредством четырех п-образных волноводных секций равной длины, один выход второго ортомодового преобразователя короткозамкнут, ко второму выходу через трансформатор с круглого на квадратное сечение присоединен септум-поляризатор с двумя ортогональными выходами. В первом ортомодовом преобразователе, в узле четырехкратного разветвления, внесены множественные изменения сечения круглого волновода, а также резонансная диафрагма, введенная в область перехода на волновод меньшего диаметра. В плечах ортомодового преобразователя устанавливаются широкополосные емкостные фильтры нижних частот с переменной толщиной диафрагм. В Q-диапазоне частот поляризатор реализован на круглом волноводе с регулируемым пазом. Технический результат - возможность реализации широкополосного частотно-поляризационного селектора в высоких диапазонах частот и разнесенных между собой Ka- и Q-диапазонов частот более чем на октаву. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Волноводный поляризатор // 2647216

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике СВЧ, в частности, в технике спутникового телевидения для приема волн с круговой поляризацией поля. Поляризатор состоит из отрезка круглого волновода и расположенной в нем фазосдвигающей секции, выполненной в виде решетки из плоских прямоугольных проводников, расположенных на тонкой прямоугольной диэлектрической пластине. При этом один плоский прямоугольный проводник выполнен в виде широкого прямоугольного проводника, расположенного симметрично в центральной части диэлектрической пластины, а на краях диэлектрической пластины расположены симметрично по меньшей мере по одному узкому прямоугольному проводнику. Причем волноводный поляризатор выполнен с возможностью совмещения емкостной проводимости узких прямоугольных проводников с эквивалентной емкостной проводимостью краев диэлектрической пластины. Технический результат заключается в обеспечении высокого уровня развязки по поляризации в рабочем диапазоне частот, приемлемого продольного габарита, простоты конструкции и технологичности. 3 ил.

Высокочастотный векторный фазовращатель // 2647217

Изобретение относится к областям радиотехники и связи. Сущность заявленного устройства заключается в том, что высокочастотный векторный фазовращатель включает полифазный RC-фильтр, первый вход которого является входом фазовращателя, а второй вход заземлен, аналоговый квадратурный дифференциальный сумматор, состоящий из двух дифференциальных усилителей с переменным коэффициентом усиления в виде ячеек Гильберта и нагрузки, подключенной к шине питания, цифроаналоговый преобразователь, источник напряжений смещения, преобразователь дифференциального сигнала в небалансный, выход которого является выходом фазовращателя. Дополнительно фазовращатель содержит блок ослабления синфазной составляющей, включенный между аналоговым квадратурным дифференциальным сумматором и преобразователем дифференциального сигнала в небалансный и подключенный к источнику напряжений смещения. Технический результат от реализации заявленного изобретения направлен на разработку высокочастотного векторного фазовращателя с небалансным входом для уменьшения ошибки установки фазы и снижения массогабаритных характеристик устройства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Регулировочный фазовращатель свч // 2648021

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в фазированных антенных решетках для выравнивания фаз СВЧ трактов после их изготовления. Регулировочный фазовращатель СВЧ содержит одинаковые первый и второй отрезки линии передачи, одни концы которых соединены со входом и выходом, а другие соединены между собой третьим проводником. К середине третьего проводника подключен через перемычку разомкнутый шлейф. Между участками шлейфа включены дополнительные перемычки для ступенчатой регулировки фазы. При этом первый и второй отрезки расположены параллельно и соединены дополнительно через конденсатор, выводы которого подключены на одинаковых расстояниях от концов отрезков, с возможностью перемещения вдоль них при регулировке фазы. Емкость конденсатора постоянна и находится в пределах от 1/2ωZ0 до 1/ωZ0, где ω - круговая частота, Z0 - сопротивление входа и выхода, а также волновое сопротивление отрезков линий. Предлагаемый регулировочный фазовращатель при малых габаритах имеет малые погрешности перестройки фазы при широком диапазоне частот согласования. Изобретение обеспечивает уменьшение погрешности установки величины фазы и улучшение согласования в широком диапазоне частот при небольших габаритах. 2 ил.