МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к радиотехническим устройствам и может быть использована в различных антенно-фидерных трактах (АФУ), в частности, телеметрических изделий.
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 проводящими перемычками между собой и с электродами конденсаторов. При этом проводники входной и выходной линий также выполнены сдвоенными и соединены на одном конце между собой проводящими перемычками и с центральным проводником коаксиального разъема, а на другом конце соединены с корпусом. Фильтр конструктивно выполнен в виде двух линейных электромагнитно-связанных резонаторов.
Недостатком данного фильтра являются его большие габариты порядка 160×70 мм для диапазона рабочих частот 200-300 МГц.
Кроме того, данный аналог имеет сложную конструкцию из-за наличия навесных настроечных конденсаторов.
В качестве прототипа выбран высокочастотный фильтр по патенту РФ на полезную модель №119169 с приоритетом от 10.08.2012, характеристики коэффициента передачи которого имеют форму соответствующую фиг.1. Фильтр содержит корпус с микрополосковой платой (одной), 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. В этом фильтре резонаторы свернуты в спирали и имеют противоположные направления витков от своих начальных точек. Причем конечные точки спиралей резонаторов на верхней поверхности платы соединены перемычками с начальными точками спиралей, которые расположены на нижней поверхности платы. 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.
Фильтр прототипа представляет собой два параллельных колебательных контура (спиральных резонатора), связанных индуктивной связью, расположенных на подвешенной микрополосковой плате симметрично относительно дна и крышки корпуса.
Недостатком прототипа является недостаточная эффективность фильтрации сигналов на нижних рабочих частотах.
Задачей предложенной полезной модели является создание фильтра с высокой эффективностью фильтрации сигналов на нижних рабочих частотах.
Для решения поставленной задачи необходимо создать фильтр, в отличие от прототипа, имеющий характеристику коэффициента передачи, крутую на нижних частотах и пологую на верхних частотах, (см. фиг.2). Это может быть достигнуто, если между спиральными резонаторами будет превалировать не индуктивная, как в прототипе, а емкостная связь.
Поставленная задача решается следующим образом. Резонаторы выполнены, как в и прототипе, в виде двух одинаковых полосковых спиралей, расположенных на обеих плоскостях платы строго друг под другом и объединенных перемычками. При этом входная линия фильтра выполнена в виде полоска заодно с резонатором в начальной точке резонатора, а выходная линия также выполнена в виде полоска заодно с резонатором в начальной точке другого резонатора. Но в отличие от прототипа каждый резонатор выполнен на отдельной микрополосковой плате (далее плате). Причем обе платы расположены компланарно на расстоянии от двух до четырех толщин подложки. Платы одинаковы по геометрическим размерам и изготовлены из одинакового материала.
В результате такого расположения спиралей между ними образуется дополнительная емкостная связь (как в обычном плоскостном конденсаторе). Полученная емкостная связь между спиралями резонаторов обеспечивает в соответствии с фиг.2 высокую крутизну коэффициента передачи на нижних рабочих частотах. Таким образом, в полезной модели решена задача обеспечения высокой эффективности фильтрации сигнала на нижних рабочих частотах.
Сущность полезной модели поясняется схематично чертежами, где на фиг.1 показан график коэффициента передачи прототипа, а на фиг.2 предложенной полезной модели, на фиг.3 изображена конструкция предлагаемого микрополоскового высокочастотного фильтра.
0
Здесь в металлическом коробчатом корпусе 1 симметрично относительно верхней 2 и нижней 3 плоскостей корпуса расположены компланарно друг под другом на расстоянии двух-четырех толщин подложки две микрополосковые платы 4, 5, выполненные на одинаковых диэлектрических подложках. На обеих плоскостях верхней платы размещены два витка спиралей 6 и 7, образующих первый спирально свернутый резонатор, который имеет начало 8 на верхней плоскости платы. Второй резонатор имеет начало 9 также на верхней плоскости, но нижней платы 5 и образован витками 10, 11. Заканчиваются резонаторы разомкнутыми концами. При этом верхняя и нижняя спираль каждого резонатора соединены между собой проводящими перемычками 12 и 13. Совместно с началами спиралей резонаторов выполнены входная 14 и выходная 15 линии в виде полосковых проводников. Обозначения на чертежах следующие: h - толщина платы, 2…4 h - расстояние между платами, f - резонансная частота.
Таким образом, предложенная модель обеспечивает достижение технического результата, т.е. высокую эффективность фильтрации сигнала на нижних рабочих частотах за счет того, что между резонаторами предложенного конструктивного исполнения фильтра, возникает дополнительная емкостная связь.