ПОЛОСКОВЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к радиотехническим устройствам и может быть использована в различных радиотехнических антенно-фидерных трактах.
Известен гребенчатый микрополосковый фильтр по патенту на полезную модель №96290 с приоритетом от 24.02.2010 г., содержащий входную и выходную линии, а также ряд однонаправленных резонаторов одинаковой длины с электромагнитной связью, соединенных на одном конце с корпусом, а на другом конце с настроечными конденсаторами. При этом резонаторы выполнены на полосковой высокодобротной линии в виде двух рядов полосковых проводников, размещенных строго друг под другом на двух сторонах диэлектрической подложки. Причем проводники верхнего и нижнего рядов резонаторов в своем начале соединены с корпусом, а в конце соединены между собой и с электродами конденсаторов. При этом проводники входной и выходной линий также выполнены сдвоенными и соединены на одном конце между собой и с центральным проводником коаксиального разъема, а на другом конце соединены с корпусом. Фильтр конструктивно выполнен в виде двух линейных электромагнитно-связанных резонаторов.
Недостатком указанного прототипа являются его сравнительно большие габариты.
В качестве прототипа выбран высокочастотный фильтр по российскому патенту №119169 с приоритетом от 10.08.2012 г.
Прототип содержит корпус с микрополосковой платой, на которой выполнены входная и выходная линии, а также два резонатора в виде полосковых линий, расположенных на обеих плоскостях платы друг под другом и объединенных проводящей перемычкой, при этом резонаторы свернуты в спирали и имеют противоположные направления витков от своих начальных точек, причем конечные точки спиралей резонаторов на верхней плоскости платы соединены с начальными точками спиралей, которые расположены на нижней поверхности платы, где концы этих спиралей разомкнуты, при этом входная линия фильтра выполнена на верхней поверхности платы в виде полосковой линии и подключена к начальной точке одной из спиралей, а выходная линия выполнена также на верхней поверхности платы в виде полосковой линии и подключена к начальной точке спирали другого резонатора.
Однако для получения заданных электрических параметров фильтра, необходимо прецизионное изготовление его топологии в точном соответствии с расчетными размерами всех элементов. При этом диэлектрическая подложка платы также должна иметь прецизионное значение диэлектрической проницаемости. Этому условию отвечают только импортные подложки.
При изготовлении такого фильтра на подложках российского производства с большим разбросом геометрических и электрических параметров требуется дополнительная подстройка фильтра. При этом резонансная частота и согласование входа и выхода фильтра должны настраиваться путем изменения размеров обоих резонаторов, что требует дорогостоящего оборудования. Полоса пропускания фильтра должна настраиваться путем изменения расстояния между резонаторами, что изменяет топологию фильтра и требует высоких навыков у настройщика фильтра.
Задачей предложенной полезной модели является создание полоскового фильтра с дополнительными элементами настройки, позволяющими достаточно просто изготавливать и настраивать фильтр на подложках российского производства.
Поставленная задача решается тем, что в схеме фильтра выполнены дополнительные емкости, которые обеспечивают простую настройку электрических параметров фильтра.
Для достижения данного технического результата предложен полосковый фильтр, содержащий корпус с подвешенной в нем полосковой платой, на которой выполнены два спиральных резонатора с входной и выходной линиями. При этом резонаторы выполнены в виде полуспиралей, расположенных на обеих плоскостях платы друг под другом и объединенных проводящей перемычкой в целые спирали, причем концы этих спиралей на верхней поверхности платы выполнены совместно с тонкопленочными пластинами а свободные концы нижних полуспиралей соединены между собой и с корпусом. Входная и выходная линии фильтра выполнены на нижней поверхности платы в виде отрезков полосковой линии совместно с тонкопленочными металлическими пластинами, расположенными под пластинами верхней поверхности платы. Между этими пластинами размещена промежуточная пластина, которую своими выступами перекрывают пластины, расположенные на верхней поверхности платы. Пластины нижней поверхности платы и резонаторы гальванически не связаны между собой.
Фильтр работает следующим образом; пластины, расположенные на верхней поверхности платы образуют параллельные настроечные конденсаторы, позволяющие изменять резонансную частоту фильтра. Пластины с отрезками входа и выхода, расположенные под пластинами верхней поверхности образуют плоскостные настроечные конденсаторы, позволяющие настраивать согласование входа (выхода) фильтра. Средняя пластина между пластинами с входом и выходом образует с пластинами на верхней поверхности платы составной конденсатор для настройки полосы пропускания фильтра. Плата выполнена на подложках из фторопласта-4 с приклеенной с обеих сторон медной фольгой, топология платы выполняется методом фотолитографии.
Настройку фильтра осуществляют путем подрезки пластин. Все элементы фильтра связаны между собой электромагнитной связью, образуя единый высокочастотный прибор.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показан полосковый фильтр. Плата фильтра, как и в прототипе, подвешена. На чертеже показаны: 1 - корпус; 2 - полосковая плата, на которой выполнены два спиральных резонатора - 3, 4 с входной 5 и выходной 6 линиями. При этом резонаторы выполнены в виде полуспиралей (7, 8, 9 и 10) (наименование принято условно), расположенных на обеих плоскостях платы друг под другом и объединенных проводящими перемычками 11 и 12 в целые спирали. 13 14 - концы верхних полуспиралей на верхней поверхности платы, выполненные в виде тонкопленочных металлических пластин - конденсаторов. Входная 5 и выходная 6 линии фильтра выполнены на нижней поверхности платы в виде отрезков полосковой линии соединенных с тонкопленочными металлическими пластинами 15 и 16; пластины 15 и 16 расположены под пластинами 13 и 14, лежащими на верхней поверхности платы. Между пластинами 15, 16 расположена промежуточная пластина - 17. Пластины 13 и 14 своими выступами 18 и 19 перекрывают промежуточную пластину 17. Пластины и резонаторы на нижней поверхности платы гальванически не связаны между собой. Пластины 13, 14, 15, 16 образуют настроечные конденсаторы. Они позволяют производить настройку фильтра путем изменения их площади, например, путем подрезки, тем самым менять емкостную составляющую в резонаторах. Свободные концы 20 и 21 нижних полуспиралей соединены между собой и корпусом 1 прибора перемычкой 22.
Отличие полезной модели от прототипа заключается тем, что в прототипе концы резонаторов, на верхней поверхности платы оканчиваются входом и выходом, здесь на концах полуспирали резонаторов выполнены пластины, выполняющие функции емкостей. В прототипе на нижней поверхности концы резонаторов платы разомкнуты, здесь соединены между собой и корпусом. В прототипе входная и выходная линии передачи замкнуты на концы резонаторов на верхней поверхности платы, а в полезной модели они соединены с тонкопленочными пластинами (из фольги) гальванически не связанными с резонаторами. Кроме того, на плате выполнен ряд пластин из фольги, которые формируют структуру фильтра для достижения заданных параметров. Пластины выполняют функции полосовых конденсаторов.
Таким образом, предложенный фильтр обеспечивает достижение технического результата:
- изготовление прибора из отечественных материалов;
- простоту настройки прибора, путем подрезки тонкопленочных пластин;
- обеспечение минимально возможных размеров прибора.