МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ФИЛЬТР НИЗКИХ ЧАСТОТ НА ШТЫРЕВОЙ ГРЕБЕНКЕ

Полезная модель относится к радиотехнике и технике СВЧ, и может быть использована в радиоэлектронной аппаратуре.
Известны фильтры низких частот на основе Г-, Т- или П-образных ячеек, содержащих катушки индуктивности, подключаемые последовательно нагрузке, и конденсаторы, подключаемые параллельно нагрузке [Изюмов Н.М., Линде Д.П. Основы радиотехники. М.: Радио и связь, 1983. - 376 С.; Микроэлектронные устройства СВЧ / Под ред. Г.И.Веселова. М.: Высшая школа, 1988. - 280 С].
Недостатком таких фильтров с сосредоточенными постоянными являются большие потери и малая собственная добротность в СВЧ диапазоне.
0
0
Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются гребенчатые полосовые фильтры на симметричных воздушно-полосковых или печатных микрополосковых линиях, содержащие ряд однонаправленных стержней круглой или прямоугольной формы, одинаковой длины и равного диаметра, нагруженные на конденсаторы одинаковых емкостей. Длина стержней l выбирается из условия: l/λ≤1/8, где λ - центральная длина волны полосы пропускания [Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. М.: Связь, 1971, 1972. - Т.1, 2. - 451 С., 494 С.].
Недостатком таких фильтров является отсутствие четкой фиксации частот отсечек, что обусловлено сравнительно большой оконечной емкостью гребешков, наличие высших паразитных полос пропускания, а также их большие габариты и масса при использовании металлической конструкции.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание миниатюрного фильтра низких частот с размерами много меньшими
центральной длины волны полосы пропускания и четкой фиксацией частоты отсечки, отсутствием высших паразитных полос пропускания, обладающего малыми потерями и высокой собственной добротностью в диапазоне СВЧ.
Поставленная задача решается тем, что в микрополосковом фильтре низких частот содержащем диэлектрическую подложку, на одной стороне которой выполнена штыревая гребенка и огибающая с зазором ее концы ломаная планка, которая соединена с изотропным металлическим экраном, выполненным с другой стороны подложки, согласно полезной модели, длина четырех центральных штырей гребенки равна четверти замедленной длины волны, а слева и справа от них симметрично расположены не менее четырех других штырей с линейно уменьшающейся длиной, концы которых срезаны под углом, равным углу наклона планки, причем расстояние между штырями гребенки выполняется равным ширине микрополоскового проводника, а зазор между гребенкой и планкой - не более указанной ширины.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами на фиг.1, 2, где
на фиг.1 показана топология микрополоскового фильтра низких частот, который вместе с 50-Омными выводами размещается на диэлектрической пластине с размерами 30×30;
на фиг.2 - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтра, рассчитанные с помощью программы Microwave Office и полученные экспериментально.
Из анализа данных кривых следует, что крутизна АЧХ фильтра вблизи частоты отсечки максимальна - частота среза на уровне - 3 дБ составляет 1,5 ГГц, а на частоте 1,55 ГГц затухание уже более 25 дБ. Величина зазора между гребенкой и планкой влияет на крутизну АЧХ, и целесообразно ее выбирать минимальной.
Принцип построения фильтра низких частот на планарной гребенчатой замедляющей системе заключается в следующем: периодическая полосковая гребенка при последовательном включении в линию передачи пропускает электромагнитные волны,
начиная с нулевой частоты - и до частоты среза, которая определяется свойствами гребенки, в режиме противофазного наложения волн, отраженных от четвертьволновых выступов. Для более четкой фиксации частоты отсечки периодической структуры в конструкции используется металлическая планка, соединенная с экраном-подложкой на обратной стороне диэлектрической платы. Согласование предлагаемого фильтра выполнено на отрезках нерегулярной линии, волновое сопротивление которой меняется вдоль ее длины по линейному закону. Это позволяет обеспечить трансформацию сопротивлений при меньшей их геометрической длине и получить широкую полосу пропускания частот цепи.
Достоинством предложенного фильтра является также отсутствие высших паразитных полос пропускания. Это объясняется тем, что нерегулярные согласующие выступы гребенки на входе и на выходе одновременно фильтруют все частоты цепи выше частоты отсечки.