МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР ГРЕБЕНЧАТОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2003 года по МПК H01P1/205 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот.

Известен микрополосковый полосовой гребенчатый фильтр [авт. св. СССР 886106 Н 01 Р 1/205, опублик. 1981], содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую нанесены прямолинейные полосковые проводники, короткозамкнутые с одного конца на земляное основание. В известном фильтре полосковые проводники с диэлектрической подложкой и экраном образуют электромагнитно связанные регулярные четвертьволновые (λ/4) микрополосковые резонаторы. Как известно, электромагнитная связь между микрополосковыми резонаторами характеризуется индуктивным и емкостным взаимодействиями, которые в общем случае могут действовать как в фазе, так и в противофазе, определяя величину результирующего коэффициента связи. В свою очередь полоса пропускания фильтра определяется, при прочих равных условиях, величиной этого результирующего коэффициента. Конструкция фильтра характерна тем, что емкостное взаимодействие меньше индуктивного и слабо влияет на величину результирующего коэффициента связи. Поэтому, чтобы уменьшить полосу пропускания фильтра, необходимо увеличивать расстояние между микрополосковыми резонаторами, увеличивая тем самым его габариты, что можно отнести к недостаткам данной конструкции.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является фильтр на полосковых резонаторах с емкостными электродами связи [Патент США 5497130, Н 01 Р 1/203, опублик. 1996], отличающийся от вышеописанного тем, что на его диэлектрической подложке, кроме короткозамкнутых с одного конца на земляное основание полосковых проводников длинной λ/4, нанесены дополнительные короткие проводники. Один торец дополнительного проводника находится на определенном расстоянии от торца полоскового проводника, а противоположный короткозамкнут. Применение дополнительных проводников в конструкции фильтра позволяет регулировать резонансные частоты микрополосковых резонаторов путем изменения зазора между дополнительным проводником и соответствующим четвертьволновым полосковым проводником.

Недостатком конструкции прототипа является то, что указанное размещение дополнительных проводников не позволяет регулировать полосу пропускания микрополоскового фильтра.

Технический результат при использовании изобретения - уменьшение габаритов микрополоскового фильтра, регулирование ширины полосы пропускания при неизменном расстоянии между микрополосковыми резонаторами, уменьшение потерь в полосе пропускания и увеличение избирательности.

Указанный технический результат достигается тем, что в микрополосковый полосовой фильтр гребенчатой структуры, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, на вторую сторону нанесены короткозамкнутые полосковые прямолинейные проводники четвертьволновой длины, электромагнитно связанные между собой, введены дополнительные проводники, которые расположены между открытыми концами соседних короткозамкнутых полосковых проводников;
- каждый короткозамкнутый полосковый проводник выполнен нерегулярным и состоит из двух последовательно соединенных отрезков микрополосковой линии с разным волновым сопротивлением.

Отличия заявляемого фильтра от прототипа заключаются в том, что дополнительные проводники расположены между открытыми концами соседних короткозамкнутых полосковых проводников; короткозамкнутые полосковые проводники выполнены нерегулярными и состоят из двух последовательно соединенных отрезков микрополосковой линии с разным волновым сопротивлением. Дополнительные проводники, размещенные в области пучности электрического поля, выполняют роль емкостей связи и позволяют увеличить емкостное взаимодействие между четвертьволновыми микрополосковыми резонаторами, а следовательно, избирательно изменить величину результирующего коэффициента связи, что в конечном итоге приводит к получению технического результата.

Изобретение поясняется чертежами (фиг.1 и фиг.2), на которых изображены микрополосковые платы фильтров.

Заявляемый фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые короткозамкнутые прямолинейные проводники и дополнительные короткие проводники (фиг. 1), причем короткозамкнутые проводники с нечетными номерами (поз. 1, 3, 5...) образуют четвертьволновые микрополосковые резонаторы, а дополнительные проводники с четными номерами (поз. 2, 4, 6) располагаются между открытыми концами соседних короткозамкнутых полосковых проводников. Крайние полосковые проводники подключаются ко входной и выходной линиям передачи. В конструкции фильтра возможно применение нерегулярных четвертьволновых резонаторов со ступенчатым изменением волнового сопротивления (фиг.2). Каждый такой резонатор (поз. 1, 3, 5...) состоит из двух последовательно соединенных отрезков микрополосковой линии с разным волновым сопротивлением Z₁ и Z₂. Дополнительные проводники (поз. 2, 4, 6) располагаются между открытыми концами полосковых отрезков Z₁. Свободный конец отрезка Z₂ короткозамкнут на земляное основание.

Фильтр работает следующим образом. СВЧ сигнал возбуждает входной четвертьволновый резонатор и проходит через систему электромагнитно связанных четвертьволновых резонаторов, формирующих амплитудно-частотную характеристику микрополоскового фильтра. Прошедший сигнал подается с выходного резонатора в линию передачи. Дополнительные полосковые проводники (с четными номерами на фиг.1 и фиг.2), размещенные между открытыми концами короткозамкнутых полосковых проводников, выполняют функцию емкостей связи и позволяют увеличить емкостное взаимодействие между микрополосковыми резонаторами. Так как в фильтре емкостная компонента связи находится в противофазе с индуктивной, результирующий коэффициент связи соответственно будет уменьшаться, а следовательно, сузится полоса пропускания. Чтобы ширина полосы пропускания фильтра осталась прежней, необходимо увеличить коэффициент связи. Для этого необходимо сблизить микрополосковые резонаторы и, как следствие, уменьшить габариты фильтра. При этом происходит уменьшение полей рассеяния на открытых концах микрополосковых резонаторов, а следовательно, и уменьшение прямых потерь в полосе пропускания.

Известно, что результирующий коэффициент связи может быть равен нулю (полюс затухания) когда, при противофазном взаимодействии, емкостная компонента связи равна индуктивной по абсолютной величине (компенсация связи). В случае, когда дополнительные полосковые проводники отсутствуют, фазовая компенсация связи происходит на частотах, далеких от полосы пропускания фильтра, и не влияет на его избирательность. Наличие дополнительных проводников позволяет добиться компенсации связи вблизи полосы пропускания и, как следствие, приводит к увеличению избирательности фильтра.

Если в конструкции фильтра зафиксировать расстояние между микрополосковыми резонаторами и изменять зазор между дополнительным проводником и соответствующими четвертьволновыми резонаторами (изменять площадь дополнительных проводников), то появляется возможность плавного регулирования ширины полосы пропускания за счет изменения величины результирующего коэффициента связи.

Практическое применение дополнительных проводников при разработке узкополосного фильтра позволяет вдвое уменьшить его габариты, а при неизменных габаритах фильтра - в несколько раз изменять ширину полосы пропускания.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Технический результат - уменьшение габаритов микрополоскового фильтра, регулирование ширины полосы пропуска при неизменных зазорах между микрополосковыми резонаторами, уменьшение потерь в полосе пропускания, увеличение избирательности. Микрополосковый фильтр гребенчатой структуры содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, на вторую сторону нанесены короткозамкнутые полосковые проводники четвертьволновой длины, электромагнитно связанные между собой, а также дополнительные проводники, которые располагаются между открытыми концами соседних полосковых проводников. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Микрополосковый полосовой фильтр гребенчатой структуры, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, на вторую сторону нанесены закороченные на одном конце полосковые прямолинейные проводники четвертьволновой длины, электромагнитно связанные между собой, а также дополнительные проводники, отличающийся тем, что дополнительные проводники располагаются между разомкнутыми концами соседних закороченных полосковых проводников. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что каждый закороченный полосковый проводник выполнен нерегулярным и состоит из двух последовательно соединенных отрезков микрополосковой линии с разным волновым сопротивлением.