ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

Заявляемая полезная модель относится к технике СВЧ и может найти применение в частотно-избирательных трактах различных систем связной аппаратуры (аппаратуры спутниковой связи, сотовой, мобильной связи и др.).
Одной из актуальных проблем диэлектрических фильтров, в частности фильтров на основе керамических блоков, является подстройка их электрических характеристик в процессе производства. Эта проблема не всегда решается эффективно из-за воздействия на электрические характеристики фильтров целого ряда конструктивных факторов.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и совокупности существенных признаков является диэлектрический фильтр по заявке Японии № 63-207202А, кл. МПК HOIP 1/205, опубликованной 26.08.1988. Этот фильтр, выбранный в качестве прототипа, содержит (см. фиг.1, где показано продольное сечение фильтра) керамический блок 1 в виде параллелепипеда с металлизированными боковыми и нижней поверхностями. Верхняя фань диэлектрического блока частично металлизирована. Вокруг металлизированных отверстий 2 и 3, образующих коаксиальные резонаторы, созданы металлизированные площадки круглой или квадратной формы (на фиг. 1 не показано), контактирующие с металлизацией 4 отверстий 2 и 3. На фиг. 1 не показаны также контакты для присоединения входа и выхода фильтра. Между сквозными отверстиями 2 и 3 параллельно им расположено сквозное отверстие 5 связи. Для регулировки коэффициента связи  коаксиальными резонаторами, сформированными мео(
таллизированными отверстиями 2 и 3, в отверстие 5 связи введен штыревой проводник 6, удерживаемый в этом отверстии с ломощью элемента 7 из пластика (например, из эпоксидной смолы). Проводник 6, в зависимости от глубины его введения внутрь отверстия 5, способен усиливать либо снижать степень связи коаксиальных резонаторов.
К недостаткам прототипа следует отнести:
-необходимость фиксации положения штыревого проводника в отверстии 5 связи в заданном положении из-за возможного смещения этого проводника в процессе работы фильтра;
-необходимость срезания лишней части проводника;
-относительно невысокая термостойкость и долговечность конструкции изза использования в отверстии связи пластического материала.
В результате следует констатировать, что конструкция известного фильтра пригодна в основном для лабораторной отработки конструктивных решений и не вполне соответствует условиям массового производства.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение настройки фильтра с возможностью ее использования в условиях массового производства с обеспечением более высокой термостойкости и долговечности.
Эта задача решается тем, что в диэлектрическом фильтре, содержащем керамический блок в виде параллелепипеда с металлизированными боковыми и нижней гранями и частично металлизированной верхней гранью, по меньшей мере два, расположенные параллельно друг другу металлизированные сквозные отверстия, формирующие коаксиальные резонаторы и проходящие от нижней фани до верхней фани параллелепипеда, где металлизированные отверстия контактируют с металлизированными площадками, окружающими эти отверстия, отверстия связи между каждой парой металлизированных отверстий коаксиальных резонаторов, параллельное отверстиям коаксиальных резонаторов, площадки входа и выхода фильтра, каждое отверстие связи металлизировано в нижней части, при этом отверстие связи имеет неметаллизированный участок между метал.лизацией отверстия связи и нижней фанью керамического блока и неметаллизированный участок между металлизацией отверстия связи и верхней фанью керамического блока.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении более простой настройки электрических характеристик фильтра в условиях производства, в упрощении технологии изготовления фильтра, в повышении его термостойкости и надежности.
Достижение указанного технического результата обусловлено выполнением металлизации нижней части отверстия связи на глубину Н с последующим возможным удалением части этой металлизации (например, с помощью бора) на величину R, обеспечивающую настройку заданных электрических характеристик фильтра.
В отличие от прототипа, предлагаемая конструкция не требует использования дополнительных технологических операций, таких как, введение в отверстие связи эпоксидной смолы, фиксации штыревого проводника в отверстии связи, удаление лишней части штыревого проводника. Кроме того, отсутствие в отверстии связи полимерного материала (в частности, эпоксидной смолы) определяет более высокую термостойкость и долговечность предлагаемой конструкции. Если учесть, что термостойкость серебряного покрытия, используемого для металлизации отверстий связи, значительно выше термостойкости пластичных материалов
..
( 800 °C для серебра и его сплавов в сравнении с 120-200 С для эпоксидной смолы).
Предлагаемую полезную модель иллюстрируют: фиг. 1, где представлена в основных чертах конструкция лрототипа, описанная выше; фиг. 2а, на которой показан вид сверху одного из вариантов предлагаемого фильтра; фиг. 26, представляющая собой разрез фиг. 2а, фиг. 3, где изображены входной и выходной контакты, и фиг. 4, являющаяся эквивалентной схемой варианта фильтра на фиг. 2. Предлагаемый фильтр может содержать несколько пар коаксиальных резонаторов с отверстием связи между каждой парой таких резонаторов.
Фильтр на фиг. 2 содержит: керамический блок 1 с металлизированными боковыми и нижней поверхностями. Вофуг металлизированных отверстий 2 и 3, создающих коаксиальные резонаторы, сформированы металлизированные площадки 8 и 9 квадратной формы (фиг. 2 а). Отверстие связи 5 (фиг. 26) в нижней части металлизировано на глубину Н. При настройке фильтра часть металлизации отверстия 5 с помощью бора удаляют на величину R, обеспечивающую заданные характеристики фильтра. Теоретически возможен вариант, когда R  О, и вариант, когда часть металлизации отверстия связи удаляют со стороны верхней грани.
Предлагаемая полезная модель предлолагает возможность выполнения керамического блока с несколькими парами коаксиальных резонаторов с соответствующими отверстия связи. Все отверстия связи такого фильтра частично металлизированы в нижней части лодобно тому, как это сделано в фильтре на фиг. 26.
Фильтр может быть представлен в виде эквивалентной схемы, изображенной на фиг. 4. Входные (выходные) емкости Свх (Свых) соединяют вход (выход)
(
устройства с параллельными резонансными контурами, образованными емкостями Ci и С2 и индуктивностями Li и L2, связанными взаимоиндукгивностью М.
Предлагаемый фильтр работает следующим образом.
Входной сигнал лостулает на входной контакт 10 (см. фиг. 3), через входную емкость CBX (см. фиг. 4) поладает на лервый резонансный контур, образованный емкость. Ci и индуктивностью LI. Если частота входного сигнала лежит в лределах лолосы лролускания фильтра, то в лервом контуре возникает резонанс токов, электромагнитная энергия лередается через связывающую контуры взаимоиндуктивность М во второй контур, в котором также возникает резонанс токов. Через выходную емкость Свых сигнал лостулает на выходную контактную пло1дадку, обозначенную как «Вых. на эквивалентной схеме (фиг. 4) и как 11 на фиг. 3.
Если частота входного сигнала находится вне лолосы лролускания фильтра, то входной сигнал не вызывает резонансных колебаний в первом и втором контурах, что соответствует низкому входному сопротивлению, поэтому энергия входного сигнала отражается от фильтра, и на выход сигнал не поступает.
Устройство симметрично, и вход и выход можно поменять местами.
Металлизированный участок 6 отверстия связи 5 вносит свой вклад в величину взаимоиндуктивности М, олределяющей коэффициент связи контуров и, следовательно, лолосу пропускания фильтра. Чем больше длина металлизированного участка 6, тем больше М и тем шире полоса лролускания. Высверливая бором часть металлического лофытия 6, фильтр настраивают на соответствие заданным техническим требованиям.
Олытный образец лредлагаемого фильтра был изготовлен из керамики на основе окиси титана с диэлектрической лроницаемостью, равной 37, размером 7x7,5x3,5 мм, имел два резонансных отверстия диаметром 1,2 мм и одно отверстие связи диаметром 1 мм с глубиной металлизации Н, равной 1,5 мм и г от О до 0,5 мм. Фильтр был предназначен для работы в приемнике определителя координат системы ГЛОНАСС/GPS и имел следующие характеристики:
-полоса пропускания, МГц: 1565-1610
-прямые потери в полосе пропускания, дБ: 1,2
-КСВН в полосе пропускания: 1,6
-частота нижнего среза полосы на уровне зафаждения - 20 дБ, МГц: 1450
-частота верхнего среза полосы на уровне зафаждения - 20 дБ, МГц: 1710.
Из описания конструкции и результатов испытания опытного образца следует, что предлагаемая полезная модель может быть реализована в условиях промышленного производства.