Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр
Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр относится к технике сверхвысоких частот и предназначен для частотной селекции сигналов. Фильтр содержит параллельно связанные микрополосковые резонаторы со скачкообразным сужением ширины центрального участка полоскового проводника. Каждый микрополосковый резонатор смещен в продольном направлении относительно соседнего микрополоскового резонатора и электромагнитно связан с ним по длине центрального участка и одного из крайних участков полоскового проводника. Техническим результатом при осуществлении изобретения является уменьшение размеров фильтра. Он достигается тем, что резонаторы через один расположены напротив друг друга. 1 н.п.ф., 4 ил.
Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов.
Известен попоено-пропускающий фильтр на параллельно связанных полосковых резонаторах со скачком волнового сопротивления (Фиг.1) [Makimoto M., Yamashita S. Bandpass Filters Using Parallel Coupled Stripline Stepped Impedance Resonators // IEEE Trans. on Microwave Theory Tech. 1980, V. MTT-28, No.12, P. 1413-1417]. Фильтр содержит по-лосковые проводники со ступенчатым сужением ширины центрального участка, расположенные параллельно один за другим между двумя одинаковыми соприкасающимися плоскими диэлектрическими пластинами. Внешние поверхности пластин металлизированы. Каждый последующий полосковый проводник смещен в одном направлении относительно предыдущего проводника и электромагнитно связан с ним по длине одного крайнего участка. Скачок волнового сопротивления в резонаторе расширяет высокочастотную полосу заграждения за счет увеличения разности резонансных частот первой и второй мод колебаний. Недостатком фильтра является его большая длина, обусловленная тем, что суммарное смещение последнего резонатора относительно первого растет линейно с увеличением числа резонаторов.
Наиболее близким аналогом является микрополосковый попоено-пропускающий фильтр на нерегулярных резонаторах (Фиг.2) [Беляев Б.А., Лексиков А.А., Никитина M.И., Тюрнев В.В., Алексеева Н.В. Селективные свойства лестничных микрополосковых фильтров на нерегулярных резонаторах // Радиотехника и электроника, 2000, Т.45, 
8, С.910-917 (прототип)]. Фильтр содержит диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована, а на другой стороне расположены один за другим полосковые проводники резонаторов со ступенчатым сужением ширины центрального участка. Каждый последующий полосковый проводник смещен в одном направлении относительно предыдущего проводника и электромагнитно связан с ним по длине центрального участка и длине одного крайнего участка. Это позволило уменьшить размеры фильтра по сравнению с первым аналогом.
Недостатком фильтра-прототипа также являются его большие размеры, обусловленные тем, что суммарное смещение последнего полоскового проводника относительно первого растет линейно с увеличением числа резонаторов в устройстве.
Техническим результатом изобретения является уменьшение размеров фильтра.
Указанный технический результат достигается тем, что в подоено-пропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована, а на другой стороне расположены один за другим параллельные полосковые проводники резонаторов со ступенчатым сужением ширины центрального участка, и каждый из проводников смещен в продольном направлении относительно соседнего проводника и электромагнитно связан с ним по длине центрального участка и по длине одного из крайних участков, новым является то, что проводники через один располагаются напротив друг друга.
Отличия заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что проводники через один располагаются напротив друг друга. Благодаря этому устраняется линейный рост суммарного смещения проводников относительно первого при увеличении числа резонаторов в фильтре.
Изобретение поясняется четежами.
На Фиг.1 изображен известный попоено-пропускающий фильтр на параллельно связанных полосковых резонаторах со скачком волнового сопротивления.
На Фиг.2 изображен наиболее близкий аналог изобретения.
На Фиг.3 изображен пример осуществления заявляемого полосно-пропускающего фильтра, где 1 - диэлектрическая подложка, 2 - полосковый проводник, 3 - порт.
На Фиг.4 изображена амплитудно-частотная характеристика для конкретного примера реализации фильтра.
Попоено-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку (1), одна сторона которой полностью металлизирована, а на другой стороне расположены один за другим параллельные полосковые проводники (2) со ступенчатым сужением ширины центрального участка, образующие микрополосковые резонаторы. Каждый последующий полосковый проводник смещен относительно предыдущего проводника и электромагнитно связан с ним по длине центрального участка и длине одного крайнего участка. Два крайних полосковых проводника связаны с входным и выходным портом (3).
Фильтр работает следующим образом. Сигнал подается на один из портов фильтра и благодаря увеличению амплитуды электромагнитных возбуждений в резонаторах на частотах связанных колебаний передается с малыми потерями в полосе пропускания во второй порт. На других частотах сигнал претерпевает сильное отражение от входного порта.
На Фиг.3 приведен пример выполнения фильтра. Фильтр содержит, например, пять параллельных микрополосковых резонаторов. Полосковые проводники (2) всех резонаторов имеют одинаковую длину центрального участка и одинаковые длину и ширину крайних участков. Длина центрального участка больше длины крайних участков. Различаются полосковые проводники шириной центрального участка.
На Фиг.4 приведена амплитудно-частотная характеристика для микрополоскового фильтра с центральной частотой полосы пропускания 2 ГТц, относительной шириной 10% по относительному уровню - 3 дБ и максимальным уровнем отражений в полосе пропускания - 14 дБ, выполненного на подложке толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью 9.8, параметры конструкции имеют следующие значения. Суммарная длина трех участков полосковых проводников - 22.18 мм. Ширина крайних участков - 2 мм. Длина центрального участка - 8.73 мм. Ширина центрального участка для двух крайних полосковых проводников - 0.50 мм, для остальных трех полосковых проводников - 0.60 мм. Зазор между крайним полосковым проводником и соседним полосковым проводником - 1.45 мм. Зазор между центральным полосковым проводником и соседним полосковым проводником - 1.84 мм. Точка кондуктивного подключения удалена от наружного конца полоскового проводника на 13.32 мм.
При указанных параметрах микрополосковая плата (Фиг.3) имеет размеры 31.91×15.67×1 мм3. Для сравнения отметим, что для наиболее близкого аналога (Фиг.2) с теми же параметрами полосы пропускания микрополосковая плата имеет размеры 54.32×14.77×1 мм3.
Достоинствами данной конструкции фильтра являются его малые размеры, широкая высокочастотная полоса заграждения, а также хорошая точность расчета его характеристик с использованием одномерных моделей конструкции, что позволяет осуществлять высокоскоростной синтез.
Полосно-пропускающий фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована, а на другой стороне расположены один за другим параллельные полосковые проводники резонаторов со ступенчатым сужением ширины центрального участка, и каждый из проводников смещен относительно соседнего проводника в продольном направлении и электромагнитно связан с ним по длине центрального участка и по длине одного из крайних участков, отличающийся тем, что проводники через один расположены напротив друг друга.
