Полосковый полоснопропускающий фильтр

Авторы патента:

H01P1/20 - 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 2658576:

Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (RU)

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в приемных системах для выделения полезного сигнала. Полосковый полоснопропускающий фильтр, содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой - проводники, соединенные в виде замкнутой прямоугольной рамки. С внешней стороны рамки параллельно ее длинным сторонам расположены проводники, электромагнитно связанные с рамкой, у которых одни концы разомкнуты, а к другим концам подключены вход и выход фильтра. Внутри рамки, параллельно ее длинным сторонам установлены два дополнительных проводника, одни концы которых подключены к противоположным коротким сторонам рамки, второй конец одного проводника разомкнут, а второй конец другого проводника соединен с металлическим основанием через отверстие в подложке. При этом проводники, установленные внутри рамки, расположены соосно или параллельно друг другу. Технический результат заключается в уменьшении габаритов фильтра при сохранении симметрии резонатора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в приемных системах для выделения полезного сигнала.

Известен полосно-пропускающий фильтр на параллельно связанных полуволновых резонаторах («Справочник по элементам полосковой техники» под ред. А.Л. Фельдштейна. - М.: Связь. 1979, стр. 196, рис 7.5). Фильтр представляет собой каскадное включение четвертьволновых связанных полосковых линий, два диагонально противоположных плеча которых соединяются с соседними каскадами и со входом и выходом, а два других разомкнуты. АЧХ фильтра не имеет полюсов запирания вблизи полосы пропускания, и для получения АЧХ с высокой крутизной ската требуется увеличение количества резонаторов, что приводит к увеличению потерь в полосе пропускания и увеличению габаритов, особенно длины. Меньшую длину имеет фильтр на параллельно связанных полуволновых резонаторах, свернутых в меандр. («Микроэлектронные устройства СВЧ» под ред. Г.И. Веселова. - М.: Высш. шк., 1988. стр. 95, рис. 3.56). Ширина фильтра равна четверти длины волны, что много в дециметровом диапазоне длин волн.

Меньшую ширину имеет фильтр на четвертьволновых связанных резонаторах, свернутых в виде шпильки, один конец которого разомкнут, а другой короткозамкнут. Проводники входной и выходной линий подключены к проводникам крайних резонаторов к плечу шпильки, короткозамкнутом на конце. (АС СССР №1309125, МКИ Н01Р 1/205, опубл. 1987 г. АС СССР №1683099 МКИ Н01Р 1/205, опубл. 1991 г. Бюл. №37). Резонаторы фильтра не имеют оси симметрии, поэтому фильтры реализуются только с четным количеством резонаторов.

Известен микрополосковый широкополосный полоснопропускающий фильтр, в котором используется любое количество резонаторов (пат. РФ №2401490 МКИ Н01Р 1/203, опубл. 10.10.2010). В известном фильтре центральные резонаторы представляют собой полуволновый отрезок линии, закороченный на концах и свернутый два раза. Так как ширина фильтра при этом примерно равна одной шестой длины волны, фильтр имеет большие габариты.

Наиболее близким к заявляемому является микрополосковый полоснопропускающий фильтр (пат. РФ №2475900 МКИ Н01Р 1/00, опубл. 20.02.2013), выбранный в качестве прототипа. Прототип содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой - проводники, которые соединены в виде замкнутой прямоугольной рамки, вне которой параллельно вдоль длинных сторон нанесены проводники, электромагнитно связанные с рамкой. Недостатком известного фильтра являются большие габариты, так как общая длина замкнутой прямоугольной рамки равна длине волны.

Цель изобретения - уменьшение габаритов при возможности реализации фильтра с любым количеством резонаторов.

Для достижения указанной цели, в полосковом полоснопропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой проводники, соединенные в виде замкнутой прямоугольной рамки, с внешней стороны которой параллельно длинным сторонам рамки расположены проводники, электромагнитно связанные с рамкой, у которых одни концы разомкнуты, а к другим концам подключены вход и выход фильтра, согласно изобретению, в него введены два дополнительных проводника, установленные внутри рамки, параллельно ее длинным сторонам, при этом одни концы дополнительных проводников подключены к противоположным коротким сторонам рамки, второй конец одного проводника разомкнут, а второй конец другого проводника соединен с металлическим основанием через отверстие в подложке.

При этом проводники, установленные внутри рамки, расположены соосно или параллельно друг другу.

Введение дополнительных проводников внутри замкнутой рамки позволяет в одинаковом рабочем диапазоне частот уменьшить габариты фильтра при сохранении симметрии резонаторов.

При этом расположение дополнительных проводников соосно внутри рамки позволяет уменьшить короткие стороны рамки, а расположение дополнительных проводников параллельно внутри рамки позволяет уменьшить длинные стороны рамки.

В результате поиска не обнаружено информации, позволяющей сделать вывод об известности отличительных признаков заявляемого устройства, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию новизны.

Из предшествующего уровня техники не известно влияние отличительных признаков заявляемого устройства на достигаемый технический результат, следовательно, заявляемое устройство соответствует условию изобретательского уровня.

На фиг. 1 приведена топология предлагаемого микрополоскового полоснопропускающего фильтра с соосными дополнительными проводниками, а на фиг. 2 - параллельными дополнительными проводниками.

Предлагаемый полосковый полоснопропускающий фильтр (фиг. 1) содержит диэлектрическую подложку 1, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой - проводники 2, 3, 4, 5, которые соединены в виде замкнутой прямоугольной рамки. С внешней стороны рамки, вдоль длинных сторон рамки 2, 4, параллельно им расположены проводники 6, 7, электромагнитно связанные с длинными проводниками 2, 4 рамки. Один конец проводников 6, 7 разомкнут, а к другому подключены вход и выход фильтра. Внутри рамки, параллельно ее длинным сторонам 2, 4, расположены два дополнительных проводника 8, 9, подключенные одними концами к противоположным коротким сторонам рамки 3, 5, при этом второй конец проводника 8 разомкнут, второй конец проводника 9 соединен с металлическим основанием через отверстие 10 в подложке 1. Проводники 8, 9 могут быть расположены или соосно (фиг. 1) или параллельно друг другу (фиг. 2).

Так как проводники 8 и 9 расположены внутри рамки, сумма длин проводников 8, 9, при их соосном расположении (фиг 1а), меньше длины проводника 2. При параллельном расположении проводников 8, 9, друг относительно друга (фиг. 1б), длины каждого из них меньше длины проводника 2.

Длины проводников 2, 3, 4, 5, 8, 9 определяют резонансную частоту фильтра, при этом сумма длин отрезков 2, 3, 8, 9 примерно равна четверти длины волны. Так как при соосном расположении отрезков 8, 9 (фиг. 1) их общая длина примерно равна длине отрезка 2, длина отрезка 2, которая определяет ширину фильтра, меньше одной восьмой длины волны. При соосном расположении отрезков 8, 9 можно уменьшить короткие стороны рамки.

При параллельном расположении дополнительных проводников 8, 9 (фиг. 2) длина отрезка 2 меньше одной двенадцатой длины волны. При этом можно уменьшить длинные стороны рамки. Длины коротких проводников 3, 5 рамки выбираются минимально возможными и определяются шириной проводников 8, 9.

Разница длин проводников 8 и 9 при их соосном расположении определяет частоту максимума затухания резонатора фильтра, которая располагается выше частоты резонанса. При построении многорезонансного фильтра можно расширить полосу заграждения, используя резонаторы, отличающиеся длинами проводников внутри рамки.

Предлагаемый полосковый полоснопропускающий фильтр работает следующим образом. СВЧ сигнал, поступающий на вход, проходит по входному проводнику 6, связанный с ним резонатор, состоящий из проводников 2, 3, 4, 5, 8, 9, далее по выходному проводнику 7 на выход фильтра. Резонатор можно рассматривать как четвертьволновый отрезок линии, разомкнутый с одной стороны и короткозамкнутый с другой. Средняя часть этого отрезка линии расщеплена в виде рамки, внутри которой располагаются разомкнутый и короткозамкнутый участки резонатора. За счет этого длина резонатора уменьшается в два или три раза при сохранении его симметрии, что позволяет выполнять многозвенные фильтры с однотипными связями между резонаторами с любым количеством резонаторов.

Технико-экономический эффект предлагаемого полоскового полоснопропускающего фильтра состоит в следующем. Введение в состав резонаторов проводников внутри рамки позволяет уменьшить габариты фильтра при сохранении симметрии резонатора.

На предприятии был изготовлен макет предлагаемого микрополоскового фильтра с тремя резонаторами, с шириной полосы пропускания, равной 4%. Потери фильтра в полосе пропускания не более 1.5 дБ. Ширина фильтра примерно равна 1/12 длины волны, что в 5 раз меньше чем у прототипа.

1. Полосковый полоснопропускающий фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой - проводники, соединенные в виде замкнутой прямоугольной рамки, с внешней стороны которой параллельно длинным сторонам рамки расположены проводники, электромагнитно связанные с рамкой, у которых одни концы разомкнуты, а к другим концам подключены вход и выход фильтра, отличающийся тем, что в него введены два дополнительных проводника, установленные внутри рамки, параллельно ее длинным сторонам, при этом одни концы дополнительных проводников подключены к противоположным коротким сторонам рамки, второй конец одного проводника разомкнут, а второй конец другого проводника соединен с металлическим основанием через отверстие в подложке.

2. Полосковый полоснопропускающий фильтр по п. 1, отличающийся тем, что проводники, установленные внутри рамки, расположены соосно.

3. Полосковый полоснопропускающий фильтр по п. 1, отличающийся тем, что проводники, установленные внутри рамки, расположены параллельно друг другу.

Похожие патенты:

Дискретный свч фазовращатель // 2658502

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к дискретным фазовращателям. Дискретный СВЧ фазовращатель проходного типа содержит отрезок линии передачи и переключательный диод.

Свч фотонный кристалл // 2658113

Использование: для измерений с использованием СВЧ техники. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ фотонный кристалл выполнен в виде прямоугольного волновода, содержащего четные и нечетные элементы, периодически чередующиеся в направлении распространения электромагнитного излучения, нечетные элементы фотонного кристалла выполнены в виде прямоугольных металлических резонансных диафрагм с прямоугольными отверстиями, длинные стороны которых параллельны широкой стенке волновода, полностью перекрывающими волновод по поперечному сечению, четные элементы фотонного кристалла представляют собой отрезки прямоугольного волновода между диафрагмами, причем две диафрагмы являются крайними элементами фотонного кристалла, а одна центральной, при этом СВЧ фотонный кристалл дополнительно содержит согласованную нагрузку, соединенную с одним концом фотонного кристалла, Y-циркулятор, один из выходов которого соединен с противоположным концом фотонного кристалла, источник постоянного напряжения, в отверстии центральной диафрагмы размещена, по крайней мере, одна n–i–p–i–n диодная структура, n-области которой гальванически соединены с длинными сторонами отверстия заземленной диафрагмы, p-область n–i–p–i–n диодной структуры соединена с положительным полюсом источника постоянного напряжения, размеры отверстий резонансных диафрагм, кроме центральной диафрагмы, составляют: длина a0=20⋅a/23 и ширина b0=b/5, толщина диафрагм составляет 0,0005⋅b<d<0,003⋅b, длина четных элементов L составляет 1,8⋅b<L<2,5⋅b, при этом a и b – размеры широкой и узкой стенок волновода, соответственно.

Полосно-пропускающий свч фильтр // 2657311

Полосно-пропускающий СВЧ фильтр относится к технике сверхвысоких частот и может быть использован в селективных трактах приемных и передающих систем. Фильтр содержит диэлектрическую подложку (1), на одну сторону которой нанесено заземляемое основание (2), а на вторую - нанесены полосковые проводники (2-19) трех электромагнитно связанных резонаторов.

Способ повышения электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода/вывода свч-излучений (варианты) // 2654582

Изобретение относится к электронной и ускорительной технике для повышения электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода и/или вывода энергии СВЧ-излучения в волноводные ускоряющие структуры и может быть использовано при создании/эксплуатации мощных современных ускорителей электронов.

Многоканальное коммутирующее устройство свч с изолированными электродами // 2653180

Изобретение относится к полупроводниковым изделиям, предназначенным для СВЧ управляющих устройств. Сущность изобретения заключается в том, что коммутирующее устройство СВЧ с изолированными электродами изготовлено на графене, где в качестве подложки использован кремний, затем последовательно размещены: слой оксида кремния (SiO2), двумерный слой графена, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх которого нанесен комбинированный диэлектрик, содержащий аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), аморфный слой диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной, например двуокиси гафния (HfO2) и повторно аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), а поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку, по меньшей мере, трех управляемых напряжением конденсаторов, образующих 3-х электродную 2-х канальную конфигурацию.

Фазовращатель // 2653093

Использование: для создания фазовращателя. Сущность изобретения заключается в том, что фазовращатель содержит n щелевых мостов, соединенных последовательно, где n - число разрядов фазовращателя, 2n короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов, вносимый фазовый сдвиг которых ϕm=180°/2m-1, где m=1,2…n - номер разряда фазовращателя, а также СВЧ-ключи, при этом в него введены 2n диафрагм, выполненных на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, с установленным на каждой из них, по крайней мере, одним СВЧ-ключом, расположенных между выходными плечами щелевых мостов и открытыми концами короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов.

Волноводный выключатель // 2653088

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в коммутаторах, фазовращателях, аттенюаторах и других управляющих устройствах СВЧ. Волноводный выключатель состоит из прямоугольного волновода, в поперечном сечении которого размещена диафрагма, выполненная на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы две щели, параллельные широким стенкам прямоугольного волновода, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных отверстий, расположенных по контуру прямоугольного волновода, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области, тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в одной из его узких стенок, и дополнительного тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке.

Безразрывный сумматор для управления радиочастотными сигналами и система для передачи радиочастотных сигналов, содержащая такой сумматор // 2652524

Изобретение относится к сумматору для маршрутизации радиочастотных сигналов в целом и радиочастотных сигналов, передаваемых вещательной станцией, в частности. Согласно изобретению безразрывный сумматор содержит цепь (32), включающую в себя линию задержки, состоящую из линии (12, 12') передачи с постоянным импедансом и устройства (10), выполненного с возможностью изменения электрической длины указанной линии (12, 12') передачи, где указанное устройство (10) содержит металлический корпус (14) с внешней стенкой (16) и внутренней стенкой (22), образующей полость (20), при этом указанные стенки (16, 22) прерываются с образованием щели (24), указанная полость (20) и указанная щель (24) расположены вдоль по меньшей мере части длины указанного устройства (10), указанная полость (20) содержит первую часть (21) с первым поперечным сечением и вторую часть (23) со вторым поперечным сечением, превышающим первое поперечное сечение, указанная вторая часть (23) содержит диэлектрический элемент (27) с вырезом (25), соответствующим указанной щели (24), указанная первая часть (21) и указанная вторая часть (23) ориентированы в продольном направлении указанного устройства (10), а указанная линия (12, 12') передачи расположена внутри указанной первой части (21) и внутри указанной второй части (23) в указанном вырезе (25) указанного диэлектрического элемента (27), выполненного с возможностью заполнения полости (20) указанной второй части (23), и содержит перемещающее средство (11), выполненное в конструктивном единстве с указанным металлическим корпусом (14) с возможностью перемещения указанного диэлектрического элемента (27) по указанной цепи (32) в продольном направлении указанного устройства (10).

Вращающееся соединение // 2651614

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к устройствам антенно-фидерной системы, используемым для передачи сверхвысокочастотной энергии между неподвижной частью радиолокационной станции (РЛС), например стационарными (неподвижными) передатчиками, приемниками, и вращающейся антенной системой.

Разделитель ортогонально-поляризованных волн // 2650719

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в спутниковой связи. Разделитель ортогонально-поляризованных волн, содержащий последовательно расположенные первый поляризатор, первый уголковый изгиб, корректор эллиптичности, второй уголковый изгиб, идентичный первому, второй поляризатор и поляризационный селектор с прямым и боковым выходными плечами, причем первый и второй поляризаторы выполнены в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещен фазосдвигающий элемент с возможностью поворота посредством диэлектрического стержня, проходящего через отверстие, выполненное в стенке отрезка круглого волновода между первым и вторым уголковыми изгибами, при этом фазосдвигающий элемент в первом поляризаторе выполнен с дифференциальным фазовым сдвигом, равным 90°.