СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2003 года по МПК H01P1/203 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот.

Известен сверхвысокочастотный фильтр (патент США 4020428, H 01 P 1/20, опубл. 1977 г. ), содержащий последовательно соединенные входную линию передачи, резонаторы и выходную линию передачи, помещенные в металлический корпус, имеющий крышку. Корпус и крышка образуют запредельный волновод. Изменяя расстояние между крышкой и резонаторами, регулируют полосу пропускания.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного сверхвысокочастотного фильтра, относится то, что этот фильтр обладает невысокой крутизной склонов амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Наиболее близким аналогом является сверхвысокочастотный фильтр, который по общности решаемых задач и конструктивному выполнению наиболее близок к заявляемому изобретению и выбран в качестве прототипа (авторское свидетельство СССР 1467614, H 01 P 1/208, опубл. 1989 г.).

Сверхвысокочастотный фильтр по авторскому свидетельству 1467614 содержит два отрезка запредельного волновода, в одном из них размещена диэлектрическая подложка, на которой расположены полосковые резонаторы.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что сверхвысокочастотные сигналы (СВЧ-сигналы), прошедшие через оба отрезка волновода, приходят на выход в противофазе. При этом формируется полюс затухания на АЧХ фильтра, что увеличивает крутизну одного из склонов АЧХ. Крутизна другого склона не изменяется, поэтому общая прямоугольность АЧХ недостаточно высокая, что можно отнести к недостаткам данного технического решения. Кроме того, габариты устройства увеличены вдвое по сравнению с фильтром на одном запредельном волноводе. Фильтр сложен в регулировке, т.к. для смены частоты полюса необходимо менять топологию шлейфов. Для того чтобы уменьшить неравномерность АЧХ, необходимо перемещать все резонаторы, а это увеличивает трудоемкость его изготовления.

Заявляемое устройство позволяет получить технический результат - повышение избирательности, уменьшение габаритов, упрощение регулировки, повышение технологичности изготовления СВЧ-фильтра.

Для достижения технического результата в сверхвысокочастотном фильтре, содержащем прямоугольный корпус, внутри которого вдоль его продольной оси размещена диэлектрическая подложка, на которой расположены электромагнитно связанные полосковые резонаторы, средство передачи входной мощности на выход, входную и выходную линии передачи, согласно изобретению:
- по крайней мере, 4 резонатора выполнены на одной стороне диэлектрической подложки, другая сторона металлизирована, подложка размещена на нижней стенке корпуса, крышка гальванически развязана, по крайней мере, с одной боковой стенкой корпуса и имеет области перекрытия с указанными стенками корпуса, заполненные диэлектрическим материалом; крышка установлена с возможностью перемещения относительно резонаторов;
- гальванически развязанная П-образная крышка вставлена через диэлектрическую прокладку между внутренними боковыми стенками корпуса и имеет возможность перемещения вдоль оси, перпендикулярной диэлектрической подложке.

- гальванически развязанная П-образная крышка вставлена снаружи боковых стенок корпуса;
- крышка гальванически развязана с обеими боковыми стенками корпуса, которые выполнены изогнутыми под углом 90^o; изогнутые края этих стенок перекрываются плоской крышкой через диэлектрическую прокладку; крышка имеет возможность перемещения вдоль поперечной оси корпуса.

От наиболее близкого аналога заявляемый сверхвысокочастотный фильтр отличается тем, что, по крайней мере, 4 резонатора выполнены на одной стороне диэлектрической подложки, другая сторона металлизирована, подложка размещена на нижней стенке корпуса, крышка гальванически развязана, по крайней мере, с одной боковой стенкой корпуса и имеет области перекрытия с указанными стенками корпуса, заполненные диэлектрическим материалом, крышка установлена с возможностью перемещения относительно резонаторов. Гальванически развязанная П-образная крышка вставлена через диэлектрическую прокладку между внутренними боковыми стенками корпуса и имеет возможность перемещения вдоль оси, перпендикулярной диэлектрической подложке. П-образная гальванически развязанная крышка вставлена снаружи боковых стенок корпуса. Крышка гальванически развязана с боковыми стенками корпуса, которые выполнены изогнутыми под углом 90^o, изогнутые края этих стенок перекрываются плоской крышкой через диэлектрическую прокладку, крышка имеет возможность перемещения вдоль поперечной оси корпуса.

Изобретательский уровень предлагаемого СВЧ-фильтра заключается в том, что, применяя только лишь гальванически развязанную крышку корпуса, можно формировать полюсы затухания на низкочастотных (НЧ) и высокочастотных (ВЧ) склонах АЧХ, при этом повышается избирательность, уменьшаются габариты, упрощается регулировка, повышается технологичность изготовления фильтра.

На фиг. 1, 2, 3 изображены заявляемые конструктивные особенности исполнения сверхвысокочастотного фильтра, на фиг. 4 - разрез А-А.

Сверхвысокочастотный фильтр содержит корпус 1, внутри которого размещена диэлектрическая подложка 2, на одной стороне подложки расположены полосковые проводники 3, на другую сторону подложки нанесено заземляющее основание. Подложка 2 размещена на нижней стенке корпуса 1. Полосковые проводники 3 вместе с подложкой 2 и заземляющим основанием образуют полосковые резонаторы. Гальванически развязанная крышка 4 имеет перекрывающие области 5 с боковыми стенками корпуса 1, заполненные диэлектрическим материалом. Стрелками показаны направления перемещения крышки 4.

Фильтр работает следующим образом. Входной сигнал поступает на входной полуволновой резонатор и возбуждает его. На выходе фильтра появляется СВЧ-сигнал. Крышка 4 не имеет гальванического контакта с боковыми стенками корпуса и связана с ними перекрывающими областями 5, заполненными диэлектрическим материалом. При этом образуются две емкости между крышкой 4 и стенками корпуса 1. Установленная таким образом крышка 4 выполняет две функции: с одной стороны, она остается стенкой запредельного волновода (токи СВЧ замыкаются через емкости, образованные областями перекрытия 5), а с другой стороны, она образует тракт передачи входной СВЧ-мощности за счет преимущественно индуктивной связи крышки и крайними полосковыми резонаторами. Величину передаваемой таким образом СВЧ-мощности можно регулировать толщиной диэлектрика и площадью перекрытия. Компонента СВЧ-сигнала, проходящего по линии передачи образованной крышкой, имеет слабовыраженную частотную зависимость, т. к. крышка и емкости образуют низкодобротный контур с резонансной частотой, далеко отстоящей от рабочей полосы частот фильтра. Наклон ФЧХ этого тракта передачи слабый, в то время как наклон ФЧХ фильтpa на полосковом резонаторе достаточно крутой. Вследствие фазового взаимодействия двух СВЧ-сигналов - сигнала, прошедшего через полосковый фильтр и сигнала, прошедшего по линии передачи, образованной гальванически развязанной крышкой, образуются полюса затухания на НЧ и ВЧ склонах АЧХ.

Местоположение полюсов изменяется при направлении перемещения крышки, указанном на фиг. 1, 2, 3 стрелками. При этом в фильтрах, изображенных на фиг. 1, 2, при погружении крышки полоса пропускания фильтра уменьшается, так как уменьшается связь между резонаторами и на АЧХ полюса смещаются навстречу друг другу. Наряду с этим увеличивается индуктивная связь между крышкой и крайними резонаторами, что позволяет регулировать величину затухания на частоте полюса. В отличие от прототипа при перемещении всего одного элемента конструкции фильтра - гальванически развязанной крышки - можно регулировать АЧХ фильтра. В фильтре с плоской гальванически развязанной крышкой фиг.3 полоса пропускания при перемещении изменяется незначительно. Местоположение и глубина полюсов определяются изменением емкости перекрытия.

Применение предлагаемого сверхвысокочастотного фильтра позволяет формировать полюсы затухания на НЧ и ВЧ склонах АЧХ, повысить избирательность, уменьшить габариты, упростить регулировку и повысить технологичность изготовления.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Технический результат заключается в повышении избирательности, уменьшении габаритов, упрощении регулировки, повышении технологичности изготовления фильтра. Сверхвысокочастотный фильтр содержит полосковые проводники, нанесенные на одну сторону диэлектрической подложки, на другую сторону которой нанесено заземляющее основание. Подложка размещена на нижней стенке корпуса. Полосковые проводники вместе с подложкой и заземляющим основанием образуют полосковые резонаторы. Крайние резонаторы фильтра конструктивно подключены к входной и выходной линиям передачи. Гальванически развязанная крышка корпуса имеет области перекрытия с боковыми стенками корпуса, заполненные диэлектрическим материалом. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сверхвысокочастотный фильтр, содержащий прямоугольный корпус, внутри которого вдоль его продольной оси размещена диэлектрическая подложка, на которой расположены электромагнитно связанные полосковые резонаторы, средство передачи входной мощности на выход, входную и выходную линии передачи, отличающийся тем, что, по крайней мере, четыре резонатора выполнены на одной стороне диэлектрической подложки, другая сторона металлизирована, подложка размещена на нижней стенке корпуса, крышка гальванически развязана, по крайней мере, с одной боковой стенкой корпуса и имеет области перекрытия с указанными стенками корпуса, заполненные диэлектрическим материалом, крышка установлена с возможностью перемещения относительно резонаторов. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что гальванически развязанная П-образная крышка вставлена через диэлектрическую прокладку между внутренними боковыми стенками корпуса и имеет возможность перемещения вдоль оси, перпендикулярной диэлектрической подложке. 3. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что П-образная гальванически развязанная крышка вставлена снаружи боковых стенок корпуса. 4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что крышка гальванически развязана с обеими боковыми стенками корпуса, которые выполнены изогнутыми под углом 90, изогнутые края этих стенок перекрываются плоской крышкой через диэлектрическую прокладку, крышка имеет возможность перемещения вдоль поперечной оси корпуса.