Способ построения микрополоскового фильтра
METHOD OF CONSTRUCTING A MICROSTRIP FILTER

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот, предназначено для частотной селекции сигналов и может быть использовано для построения компактных фильтров в приемно-усилительной аппаратуре.
Известен способ построения микрополоскового фильтра, описанный в [1 - стр. 297-298, Справочник по элементам полосковой техники / Под ред. А.Л. Фельдштейна. М: Связь. 1979 - 336 с.], при котором устанавливают в передающую линию перпендикулярно к ней ряд параллельных шлейфов с некоторым шагом, при этом размеры шлейфов и расстояние между ними определяются требуемыми характеристиками фильтра.
Недостатком известного способа являются большие габаритные размеры фильтров.
Известен способ построения микрополоскового фильтра, описанный в [2 - патент РФ 2504870 Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр. Н01Р 1/203 (2006.01)], при котором на диэлектрическую подложку с заземленным основанием наносят параллельно друг другу прямолинейные полосковые проводники резонаторов, связанные электромагнитно и кондуктивно, и дополнительные полосковые проводники, боковые стороны которых соединены с соседствующими резонаторами, причем только проводники наружных резонаторов одним концом короткозамкнуты, а дополнительные полосковые проводники разомкнуты.
Недостатком известного способа являются большие габаритные размеры фильтра.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ построения микрополоскового фильтра [3 - Петров И.А. Фильтры СВЧ с использованием широкополосных согласующих структур // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2011, №1, с. 51-56], взятый за прототип, при котором устанавливают в передающую линию перпендикулярно  к ней параллельные шлейфы, при этом размеры шлейфов и расстояние между ними определяются требуемыми характеристиками фильтра. Добавляют к концам шлейфов фильтра согласующие структуры в виде разомкнутых шлейфов непериодической структуры.
К недостатку прототипа следует отнести большие габаритные размеры фильтра.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение габаритных размеров фильтра.
Для решения указанной технической проблемы предлагается способ построения микрополоскового фильтра, при котором устанавливают в передающую линию перпендикулярно к ней параллельные шлейфы, при этом размеры шлейфов и расстояние между ними определяются требуемыми характеристиками микрополоскового фильтра, соединяют с концами шлейфов микрополоскового фильтра согласующие структуры.
Согласно изобретению, соединяют с одним концом каждого шлейфа согласующую структуру в виде шпилькового резонатора со свернутыми в непериодический меандр полосками, а с другим концом шлейфа - через плавный тройник согласующую структуру в виде петлевого элемента с формой равностороннего треугольника, расширяют полосу заграждения амплитудно-частотной характеристики микрополоскового фильтра путем последовательного соединения нескольких секций с разными длинами полосок в шпильковых резонаторах и полосок в петлевых элементах, при этом сохраняют постоянную ширину секций микрополоскового фильтра путем вставки в петлевые элементы вертикальных отрезков полосок.
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение площади, занимаемой микрополосковым фильтром.
Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что их отличие заключается в следующем: в предлагаемом изобретении добавляют к одному концу каждого шлейфа согласующую структуру в виде шпилькового резонатора со свернутыми в непериодический меандр полосками, а к другому концу - через плавный тройник петлевой элемент в виде равностороннего треугольника, в то время как в прототипе добавляют  согласующие структуры в виде разомкнутых шлейфов непериодической структуры.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа построения микрополоскового фильтра из литературы не известно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг. 1 приведена топология одной секции микрополоскового фильтра, обеспечивающего реализацию предложенного способа.
На фиг. 2 приведена топология 10-секционного микрополоскового фильтра нижних частот.
При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность действий:
- устанавливают в передающую линию перпендикулярно к ней параллельные шлейфы, при этом размеры шлейфов и расстояние между ними определяются требуемыми характеристиками микрополоскового фильтра - 1;
- соединяют с концами шлейфов микрополоскового фильтра согласующие структуры, при этом соединяют с одним концом каждого шлейфа согласующую структуру в виде шпилькового резонатора со свернутыми в непериодический меандр полосками: - 2;
- соединяют с другим концом шлейфа через плавный тройник согласующую структуру в виде петлевого элемента с формой равностороннего треугольника - 3;
- расширяют полосу заграждения амплитудно-частотной характеристики микрополоскового фильтра путем последовательного соединения нескольких секций с разными длинами полосок в шпильковых резонаторах и полосок в петлевых элементах, при этом сохраняют постоянную ширину секций микрополоскового фильтра путем вставки в петлевые элементы вертикальных отрезков полосок - 4.
Реализация предложенного способа построения микрополоскового фильтра в виде топологии одной секции показана на фиг. 1. Топология секции микрополоскового фильтра включает в себя (фиг. 1) передающую линию 1 и установленный перпендикулярно к ней шлейф 2. С одним концом (верхним) шлейфа соединена согласующая структура в виде шпилькового резонатора со  свернутыми в непериодический меандр полосками 3, с другим (нижним) концом шлейфа через плавный тройник 4 соединена согласующая структура в виде петлевого элемента 5 с формой равностороннего треугольника, причем две стороны треугольника, соединенные с плавным тройником 4, имеют закругленную форму.
Для расширения полосы заграждения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) используют последовательное соединение нескольких секций. Пример топологии микрополоскового фильтра нижних частот, включающего 10 секций, приведен на фиг. 2.
Для изменения частоты полюсов АЧХ микрополоскового фильтра в секциях 6 микрополоскового фильтра изменяют длину полосок в шпильковых резонаторах и длину петлевых элементов, причем увеличение длины петлевых элементов выполняют за счет вставки вертикальных шлейфов для сохранения постоянной ширины секций микрополоскового фильтра.
Микрополосковый фильтр может быть выполнен из фольгированного стеклотекстолита или другого фольгированного диэлектрика путем травления.
Предлагаемый способ обеспечивает снижение площади микрополоскового фильтра на 13% по сравнению с прототипом, при заданных параметрах полосы подавления АЧХ микрополоскового фильтра.
Работоспособность предлагаемого способа была проверена на макете устройства (фиг. 2). Испытания показали близкое совпадение полученных характеристик с расчетными.