МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИЙ ФИЛЬТР
MICROSTRIP BROAD-BANDPASS FILTER

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов.
Известен микрополосковый полосно-пропускающий фильтр на шпильковых резонаторах со скачком волнового сопротивления (фиг.1) [Б.А.Беляев, С.В.Бутаков, Н.В.Лалетин, А.А.Лексиков, В.В.Тюрнев, О.Н.Чесноков. Селективные свойства микрополосковых фильтров на нерегулярных резонаторах // Радиотехника и электроника. 2004, Т. 49, №11, С.1397-1406]. Фильтр содержит диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована экранирующим слоем, а на другой стороне параллельно расположены полосковые проводники, образующие электромагнитно связанные микрополосковые резонаторы. Полосковые проводники однократно свернуты в форме шпильки и содержат скачок ширины на одном из изгибов. Конец узкого участка полоскового проводника замкнут на экран. В этом фильтре в формировании полосы пропускания задействованы от каждого резонатора по одной моде колебаний (фиг.1). Поэтому порядок фильтра равен числу резонаторов. Недостатком фильтра является невозможность его реализации при нечетном числе резонаторов из-за того, что его центральный резонатор, как и остальные резонаторы, не обладает геометрической симметрией. Наличие такой симметрии необходимо для обеспечения обязательной симметрии электрических характеристик относительно портов фильтра.
7
Наиболее близким аналогом является микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр на шпильковых резонаторах со скачком волнового сопротивления (фиг.2) [Патент RU №2182738, МКИ Н01Р 1/203, 1/205, бюл. №14 от 20.05.2002 (прототип)]. Фильтр содержит диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована экранирующим слоем, а на другой стороне параллельно расположены полосковые проводники, образующие электромагнитно связанные микрополосковые резонаторы. Полосковые проводники однократно свернуты в форме шпильки и содержат скачок ширины на одном из изгибов. Конец широкого участка полоскового проводника замкнут на экран (фиг.2). Такие полосковые проводники работают в фильтре как двухмодовые резонаторы, что повышает селективные свойства фильтра. Поэтому порядок фильтра равен удвоенному числу резонаторов.
Недостатком фильтра является невозможность его реализации при нечетном числе резонаторов из-за того, что его центральный резонатор, как и остальные резонаторы, не обладает геометрической симметрией. Наличие такой симметрии необходимо для обеспечения обязательной симметрии электрических характеристик относительно портов фильтра.
Техническим результатом изобретения является возможность реализации фильтра на двухмодовых резонаторах при нечетном числе резонаторов.
Указанный технический результат достигается тем, что в микрополосковом широкополосном полосно-пропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована экранирующим слоем, а на другой стороне параллельно расположены электромагнитно связанные свернутые полосковые проводники со скачками ширины на изгибе и замкнутыми на экран концами, новым является то, что центральный полосковый проводник дважды свернут, оба его конца замкнуты на экран, и его центральный участок симметрично расположен между крайними участками.
Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключается в том, что полосковый проводник центрального резонатора дважды свернут, оба его конца замкнуты на экран, и его центральный участок симметрично расположен между крайними участками. Благодаря этому микрополосковый фильтр на двухмодовых резонаторах становится симметричным и потому реализуемым при нечетном числе резонаторов.
Таким образом, перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется с помощью графических материалов:
На фиг.1 изображен известный микрополосковый полосно-пропускающий фильтр на свернутых одномодовых резонаторах со скачком волнового сопротивления.
На фиг.2 изображен наиболее близкий аналог изобретения.
На фиг.3 изображен пример осуществления заявляемого фильтра, где 1 - диэлектрическая подложка, 2 - полосковые проводники, 3 - порт.
На фиг.4 изображена амплитудно-частотная характеристика для конкретного примера реализации фильтра.
Полосно-пропускающий фильтр (фиг.3) содержит диэлектрическую подложку (1), одна сторона которой полностью металлизирована экранирующим слоем, а на другой стороне параллельно расположены свернутые полосковые проводники со скачками ширины на изгибе и с замкнутыми на экран широкими концами, образующие электромагнитно связанные микрополосковые резонаторы (2). Центральный полосковый проводник дважды свернут так, что его узкий участок симметрично расположен между широкими участками. Два крайних полосковых проводника кондуктивно связаны с входным и выходным портом (3).
Фильтр работает следующим образом. Сигнал подается на один из портов фильтра. Благодаря увеличению амплитуды электромагнитных возбуждений в микрополосковых резонаторах на частотах связанных колебаний он передается с малыми потерями в полосе пропускания во второй порт. На других частотах сигнал претерпевает сильное отражение от входного порта. Скачки ширины и сворачивания полосковых проводников сближают резонансные частоты первых двух мод колебаний, превращая микрополосковые резонаторы в двухмодовые. Это удваивает порядок фильтра, повышая его селективные свойства.
На фиг.3 приведен пример выполнения фильтра. Фильтр содержит три свернутых двухмодовых микрополосковых резонатора со скачком волнового сопротивления, электромагнитно связанных между собой. Полосковые проводники двух крайних резонаторов идентичны. Они однократно свернуты и имеют по одному скачку ширины. Их широкие концы замкнуты на экран. Проводники входного и выходного портов фильтра кондуктивно подключены к узким участкам проводников крайних резонаторов.
Полосковый проводник центрального микрополоскового резонатора дважды свернут, и имеет два скачка ширины. Его центральный участок симметрично расположен между двумя крайними участками. Оба конца резонатора замкнуты на экран.
3
На фиг.4 приведена амплитудно-частотная характеристика для микрополоскового фильтра с центральной частотой полосы пропускания 0.5 ГГц, относительной шириной 91% по относительному уровню -3 дБ и максимальным уровнем отражений в полосе пропускания -14 дБ, выполненного на подложке размерами 23.75×5.95×1мм с диэлектрической проницаемостью 80. Пропорции размеров проводников отражены на фиг.3.
Достоинствами данной конструкции фильтра являются его малые размеры, широкая полоса пропускания, высокие потери в полосе заграждения, а также хорошая точность расчета его характеристик с использованием одномерных моделей конструкции, что позволяет осуществлять высокоскоростной синтез.