Полосковый полосно-пропускающий фильтр

Авторы патента:

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 2763482:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) (RU)

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Полосковый полосно-пропускающий фильтр с высокой избирательностью содержит подвешенную в металлическом корпусе-экране диэлектрическую подложку, на обе поверхности которой нанесены полосковые металлические проводники, соединенные с экраном и электромагнитно связанные между собой. Пара полосковых проводников, располагающихся на разных поверхностях подложки, образует полосковый резонатор. Один из резонаторов, например средний, в отличие от остальных имеет П-образную форму, а между соседствующими к нему резонаторами расположены дополнительные полосковые проводники, создающие перекрестную емкостную связь, а также дополнительный полосковый проводник, создающий перекрестную индуктивную связь. Техническим результатом изобретения является повышение селективности путем симметричного расположения полюсов затухания относительно центра полосы пропускания фильтра. 2 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов.

Известна конструкция полосно-пропускающего фильтра [Патент РФ №2237320, МПК7 Н01Р 1/203, опубл. 27.09.2004, Бюл. №27]. Фильтр содержит подвешенную диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены короткозамкнутые на экран с одного торца подложки полосковые проводники, а на вторую сторону подложки вместо заземляемого основания также нанесены короткозамкнутые на экран с другого торца подложки полосковые проводники. Фильтр такой конструкции имеет значительно меньшую длину полосковых проводников по сравнению с микрополосковыми, а значит, и меньшие размеры подложки. Это позволяет конструировать полосковые фильтры на более низкие частоты. Кроме того, добротность резонаторов здесь существенно больше, чем у микрополосковых резонаторов.

Недостатком конструкции является тот факт, что на его амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) полюса затухания либо отсутствуют, либо находятся относительно далеко от полосы пропускания, поэтому крутизна склонов полосы пропускания устройства (селективность) сравнительно невелика.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является конструкция микрополоскового полосно-пропускающего фильтра [Патент CN №105470606 А, Н01Р 1/203, опубл. 06.04.2016 (Прототип)]. Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены полосковые проводники резонаторов, а вторая сторона металлизирована и является заземляемым основанием. Между полосковыми проводниками резонаторов размещены дополнительные полосковые проводники. Фильтр обладает лучшей селективностью по сравнению с первым аналогом за счет расположенных вблизи полосы пропускания с обеих ее сторон полюсов затухания.

Недостатками как первого, так и второго аналога являются, во-первых, большой уровень вносимых потерь в полосе пропускания, во-вторых, практическая сложность реализации симметричного расположения полюсов затухания относительно центра полосы пропускания, и в-третьих, на основе таких конструкций практически невозможно реализовать широкополосные фильтры (с относительной шириной полосы пропускания более 50%).

Техническим результатом изобретения является повышение селективности путем симметричного расположения полюсов затухания относительно центра полосы пропускания фильтра.

Указанный технический результат достигается тем, что в полосковом полосно-пропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на которую нанесены полосковые проводники резонаторов, один из которых имеет П-образные полосковые проводники, а между двумя соседними к нему резонаторами расположены дополнительные полосковые проводники, новым является то, что фильтр выполнен с возможностью регулирования величины емкостного и индуктивного взаимодействия резонаторов, изменения частоты нулей коэффициента передачи, при этом нули расположены симметрично относительно центра полосы пропускания фильтра.

Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключается в том, в фильтр выполнен с возможностью регулирования величины дополнительной емкостной и дополнительной индуктивной связи, что позволяет изменять частоты нулей коэффициента передачи на АЧХ и обеспечивать симметричное их расположение относительно центра полосы пропускания фильтра.

Таким образом, перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется с помощью следующих графических материалов. На Фиг. 1 представлена конструкция заявляемого полоскового фильтра пятого порядка. На Фиг. 2 изображена рассчитанная амплитудно-частотная характеристика заявляемого фильтра.

Заявляемое устройство (Фиг. 1) содержит подвешенную между экранами 1 диэлектрическую подложку 2, на обе поверхности которой нанесены полосковые металлические проводники 3-8, которые соединены (заземлены) с экранами, за исключением проводника 6, и электромагнитно связанные между собой. Экраны представляют собой противоположные внутренние стороны металлического корпуса. Пара полосковых проводников, располагающихся на разных поверхностях подложки, образует полосковый резонатор, при этом проводники резонатора могут быть, например, прямоугольными идентичными по форме и располагаться строго друг над другом 3, причем проводники, образующие резонатор, соединяются с корпусом на противоположных сторонах подложки. Один из резонаторов, например, средний в отличие от остальных имеет П-образную форму проводников 8, а между соседствующими к нему резонаторами расположены дополнительные полосковые проводники 4 и 6, создающие перекрестную емкостную связь, а также дополнительный полосковый проводник 7, создающий перекрестную индуктивную связь.

Фильтр работает следующим образом. Входная и выходная линии передачи подключаются к проводникам 3 резонаторов как показано на Фиг. 1. Расстояние от заземленных концов полосковых проводников резонаторов до точек подключения внешних линий передачи определяется заданным уровнем отражений в полосе пропускания фильтра. Сигналы, частоты которых попадают в полосу пропускания, проходят на выход фильтра с минимальными потерями, в то время как на частотах вне полосы пропускания происходит отражение сигналов от входа устройства. За счет введения дополнительных проводников 4, 6 и 7 создаются параллельные каналы прохождения электромагнитной волны. В результате интерференции сигнала, распространяющегося через связанные резонаторы (т.е. по основному каналу), и сигнала, распространяющегося через дополнительные каналы, на определенных частотах возникает их противофазное сложение, приводящее к образованию нулей коэффициентов передачи (полюсов затухания) на амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) фильтра.

Как известно, селективность фильтра определяется в первую очередь крутизной склонов амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) полосы пропускания. Для увеличения крутизны наиболее эффективным является формирование вблизи полосы пропускания нулей коэффициентов передачи (полюсов затухания). Главным недостатком известных подходов является то, что изменение положения полюсов затухания на АЧХ фильтра требует существенной корректировки связей его резонаторов, которые определяют требуемую ширину полосы пропускания. Поэтому размещение полюсов затухания на заданных частотах при заданных параметрах полосы пропускания представляет достаточно сложную техническую задачу, в некоторых случаях практически неразрешимую. Кроме того, наряду с высокой крутизной склонов часто требуется обеспечить их симметричность относительно центра полосы пропускания, что особенно трудно реализовать в случае широкополосных фильтров.

Заявляемый технический результат достигается следующим образом. Известно, что нули коэффициента передачи на АЧХ электромагнитно связанных резонаторов являются точками компенсации частотно-зависимых коэффициентов емкостной и индуктивной связи. В заявляемой конструкции фильтра благодаря наличию дополнительных полосковых проводников 4, 6 и 7 удается независимо регулировать величину емкостного и индуктивного взаимодействия резонаторов. Это позволяет не только изменять частоты нулей коэффициента передачи в широком интервале значений, но добиться их симметричного расположения относительно центра полосы пропускания фильтра. Важно отметить, что применение в заявляемой конструкции фильтра двухпроводниковых резонаторов уменьшает габариты и снижает вносимое затухание в полосе пропускания по сравнению с фильтром-прототипом при прочих равных условиях.

На Фиг 2 приведены рассчитанные в программе электродинамического моделирования частотные зависимости вносимых потерь для пятирезонаторного фильтра (сплошная линия 1) заявляемой конструкции. Фильтр выполнены на подвешенной диэлектрической подложке толщиной 0.5 мм, имеющей относительную диэлектрическую проницаемость ε=80. Расстояние сверху и снизу от металлического корпуса до поверхности подложки составляет 2.4 мм. Ширина полосковых проводников резонаторов составляет 0.8 мм. Центральная частота полосы пропускания ƒ₀=850 МГц при относительной ширине полосы пропускания Δƒ/ƒ₀=6%, измеренной по уровню - 1дБ.

Из представленной АЧХ видно, заявляемая конструкция фильтра имеет более высокую крутизну и симметричность склонов АЧХ по сравнению с фильтром-прототипом, что подтверждает заявляемый технический результат. Кроме того, заявляемый фильтр имеет малую величину минимальных вносимых потерь в полосе пропускания L_min=2 дБ.

Таким образом, заявляемая конструкция полоскового полосно-пропускающего фильтра позволяет реализовывать на ее основе высокоселективные устройства с малым уровнем вносимого затухания в полосе пропускания.

Полосковый полосно-пропускающий фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на которую нанесены полосковые проводники резонаторов, один из которых имеет П-образные полосковые проводники, а между двумя соседними к нему резонаторами расположены дополнительные полосковые проводники, отличающийся тем, что фильтр выполнен с возможностью регулирования величины емкостного и индуктивного взаимодействия резонаторов, изменения частоты нулей коэффициента передачи, при этом нули расположены симметрично относительно центра полосы пропускания фильтра.

Изобретение относится к аттенюаторным устройствам, в частности к частотно-избирательным ограничителям. Техническим результатом является снижение порогового значения мощности, при котором обеспечение требуемой нелинейности происходит без изменения структуры магнитного материала, расположенного рядом с линией передачи.

Переключатель // 2760766

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к переключателям СВЧ-сигнала. Переключатель содержит первый и второй pin-диоды, включенные последовательно и в одном направлении, к точке соединения которых подключен вход переключателя, а к внешним их выводам подключены выходы переключателя, третий и четвертый pin-диоды, которые первыми выводами соединены с внешними выводами первого и второго pin-диодов, а вторыми выводами - с корпусом, при этом первый и второй pin-диоды соединены с третьим и четвертым pin-диодами одинаковыми электродами, первую и вторую индуктивности, которые подключены к точкам соединения первого и третьего, второго и четвертого pin-диодов, а вторыми выводами к выводам первой и второй емкостей, вторые выводы емкостей соединены с корпусом, к точке соединения второго вывода первой индуктивности и первого вывода первой емкости подключен первый вывод сопротивления, а к точке соединения второго вывода второй индуктивности и первого вывода второй емкости подключен второй вывод сопротивления.

Режекторный фильтр // 2759150

Изобретение относится к радиоационной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с неизвестными корреляционными свойствами. Технический результат - повышение эффективности выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с априорно неизвестными корреляционными свойствами.

Многоканальный фильтр с пространственной селекцией на основе двумерного магнонного кристалла // 2758663

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использовано в качестве делителя мощности волнового пучка. Фильтр СВЧ-сигнала содержит ферромагнитную пленку из железо-иттриевого граната, имеющую форму прямоугольника, расположенные на ней входной и выходные преобразователи магнитостатических волн, в плёнке образован ряд отверстий, размещенных с одинаковым периодом.

Мощный свч-аттенюатор // 2758083

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к аттенюаторам СВЧ-сигналов. Мощный СВЧ-аттенюатор содержит корпус-радиатор с коаксиальными соединителями на входе и выходе и цепочки планарных пленочных резисторов на керамических полосковых платах, при этом керамические полосковые платы электрически соединены между собой каскадно гибкими перемычками и механически закреплены во внутреннем канале корпуса-радиатора через пружинные контакты, обеспечивающие как электрический, так и тепловой контакт с корпусом-радиатором.

Полосковый двухспиральный резонатор // 2755294

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для создания устройств частотной селекции сверхвысоких частот, задающих цепей автогенераторов. Полосковый двухспиральный резонатор образован двумя многослойными спиралями, которые с одного конца замкнуты на экран, а с другого - разомкнуты.

Диодный переключатель свч сигнала // 2755262

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к переключателям и ограничителям мощности СВЧ сигнала. Диодный переключатель СВЧ сигнала выполнен на основе Т-соединения с двумя диодами в каждом плече.

Логическое устройство на магнитостатических волнах // 2754126

Использование: изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использовано в качестве демультиплексора. Сущность: логическое устройство на магнитостатических волнах содержит размещенный на подложке первый микроволновод из пленки железоиттриевого граната (ЖИГ), выполненный в виде интерферометра Маха-Цендера, имеющего разделитель в виде отверстия в пленке, размещенные на сплошных частях микроволновода, входной и выходной преобразователи магнитостатических волн в виде микрополосковых антенн, источник внешнего магнитного поля с направлением по касательной к микроволноводу, при этом дополнительно содержит второй микроволновод, идентичный первому микроволноводу и расположенный над ним, причем микроволноводы разделены слоем диэлектрика, а второй микроволновод снабжен выходной антенной, расположенной над выходной антенной первого микроволновода, при этом разделителем в каждом волноводе выбрано отверстие восьмиугольной формы, источник внешнего магнитного поля выполнен с возможностью изменения величины и полярности магнитного поля.

Фильтр-демультиплексор свч-сигнала // 2754086

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использовано в качестве демультиплексора СВЧ-сигнала. Фильтр СВЧ-сигнала содержит размещенную на подложке из галлий-гадолиниевого граната пленку железо-иттриевого граната прямоугольной формы, образующую первый микроволновод, с входным и выходным преобразователями поверхностных магнитостатических волн, расположенный на пленке железо-иттриевого граната второй микроволновод, источник управляющего внешнего магнитного поля.

Среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор // 2754065

Изобретение относится к аттенюаторам. Среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор состоит из трёх последовательно включённых отрезков, два из которых являются коаксиальными волноводами с соединителями на торцах, а третий образован центральной втулкой с настроечными винтами, поджатой волноводными отрезками, в которой в продольных пазах подвешена диэлектрическая подложка.

Волноводный преобразователь поляризации для двух рабочих диапазонов частот // 2764572

Изобретение относится к радиотехнике. Волноводный преобразователь поляризации для двух рабочих диапазонов частот содержит отрезок круглого волновода диаметром D и две группы металлических штырей, продольные оси которых расположены в одной диаметральной плоскости. Металлические штыри диаметром d1 первой группы выполнены в виде двух рядов, размещенных на внутренней стенке отрезка круглого волновода симметрично относительно его продольной оси с постоянным шагом t между продольными осями соседних металлических штырей. Металлические штыри второй группы диаметром d2<d1 выполнены в виде двух рядов, размещенных в отрезке круглого волновода симметрично относительно его продольной оси с постоянным шагом t между продольными осями соседних металлических штырей. В каждой группе металлические штыри одного ряда соосны металлическим штырям другого ряда, а высота металлических штырей не убывает по мере приближения от края ряда к его центру. Металлические штыри второй группы установлены соосно на всех металлических штырях первой группы. Диаметр D отрезка круглого волновода выполнен таким образом, что низкочастотный рабочий диапазон расположен между критической частотой основной волны Н11 и критической частотой первого высшего типа волны E01 круглого волновода диаметром D, а высокочастотный рабочий диапазон расположен между критическими частотами высших типов волн H21 и Е11/H01 круглого волновода диаметром D. Металлические штыри первой группы выполнены с диаметром d1 в диапазоне (0.14-0.18)D, металлические штыри второй группы выполнены с диаметром d2 в диапазоне (0.01-0.05)D, шаг t между осями соседних металлических штырей выполнен в диапазоне (0.20-0.25)D. Технический результат – уменьшение размеров. 2 з.п. ф-лы, 18 ил.