ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИЙ ФИЛЬТР Российский патент 2005 года по МПК H01P1/20 

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для использования преимущественно в дециметровом диапазоне длин волн.

Известен полосно-пропускающий фильтр (см. United States Patent 4,879,533, Н 01 Р 001/202; Н 01 Р 007/04, опубл., Nov.7, 1989), содержащий блок, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации. В блоке, между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, имеются отверстия по числу звеньев фильтра. Внутренний слой металлизации расположен на боковых поверхностях отверстий и присоединен к внешнему слою металлизации. На шестой грани блока, над отверстиями выполнены проводящие площадки, присоединенные к внутреннему слою металлизации. Проводящие площадки разделяются между собой и отделяются от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками. На шестой грани блока выполнены контактные проводники, отделенные от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками.

Однако такое техническое решение имеет большие габариты для получения высокого коэффициента затухания на заданных фиксированных частотах в полосе заграждения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является полосно-пропускающий фильтр (см. United States Patent 4,879,533, Н 01 Р 001/202; Н 01 P 007/04, опубл. Nov.7, 1989) содержащий блок, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации. В блоке, между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, выполнены отверстия по числу звеньев фильтра. Внутренний слой металлизации выполнен на боковых поверхностях отверстий и присоединен к внешнему

слою металлизации. На шестой грани блока, над отверстиями расположены проводящие площадки, присоединенные к внутреннему слою металлизации. Проводящие площадки разделены между собой и разделены с внешним слоем металлизации диэлектрическими промежутками. На шестой грани блока расположены контактные проводники, отделенные от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками.

Однако такой фильтр имеет большие габариты для получения высокого коэффициента затухания на заданных фиксированных частотах в полосе заграждения.

Технической задачей изобретения является увеличение коэффициента подавления на фиксированных частотах в полосе заграждения при сохранении габаритных размеров фильтра.

Решение этой задачи достигается тем, что в известном полосно-пропускающем фильтре, содержащем блок, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации, в блоке выполнено n отверстий, где n соответствует числу звеньев фильтра, расположенных между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, внутренний слой металлизации, выполненный на боковых поверхностях n отверстий, присоединенный к внешнему слою металлизации, m проводящих площадок, расположенных на шестой грани блока над отверстиями, присоединенных к внутреннему слою металлизации, разделенных между собой диэлектрическими промежутками и отделенных от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками, при этом n=m, контактные проводники, расположенные на шестой грани блока, которые отделены от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками, дополнительно выполнена, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь, расположенная, по крайней мере, в одной из m проводящих площадок, при этом один конец диэлектрической прорези совпадает с диэлектрическим промежутком между проводящими площадками и внешним слоем металлизации.

Кроме того, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь может быть выполнена прямолинейной.

Дополнительно, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь может быть выполнена изогнутой, например Г-образной.

Длина, по крайней мере, одной диэлектрической прорези может быть выполнена равной четверти длины волны на частоте полосы заграждения фильтра.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлены полосно-пропускающие фильтры, на фиг.3 представлен однозвенный полосно-пропускающий фильтр с 0,1% полосой пропускания (на частоте 1,025 ГГц) и с подавлением 40 дБ на частоте 2,05 ГГц, а на фиг.4 показана амплитудно-частотная характеристика однозвенного полосно-пропускающего фильтра с 0,1% полосой пропускания (на частоте 1,025 ГГц) и с подавлением 40 дБ на частоте 2,05 ГГц.

Полосно-пропускающий фильтр содержит блок 1, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации 2. В блоке 1 между шестой гранью 3 блока 1 и гранью, противоположной ей, выполнены n отверстий 4, где n соответствует числу звеньев фильтра. На боковых поверхностях n отверстий 4 расположен внутренний слой металлизации 5, соединенный с внешним слоем металлизации 2.

На шестой грани 3 блока 1 над отверстиями 4 расположены m проводящих площадок 6, соединенных с внутренним слоем металлизации 5. Число проводящих площадок m равно числу звеньев n. Проводящие площадки 6 разделены между собой и отделены от внешнего слоя металлизации 2 диэлектрическими промежутками 7.

Контактные проводники 8 размещены на шестой грани 3 блока 1 и отделены от проводящих площадок 6 и от внешнего слоя металлизации 2 диэлектрическими промежутками 9.

По крайней мере, в одной из m проводящих площадок 6 выполнена одна диэлектрическая прорезь 10, один конец которой совпадает либо с диэлектрическим промежутком 9 между проводящими площадками 6 и внешним слоем металлизации 2 либо с диэлектрическим промежутком 7 между проводящими площадками 6.

По крайней мере, одна диэлектрическая прорезь 10 может быть выполнена прямолинейно.

По крайней мере, одна диэлектрическая прорезь 10 может быть выполнена изогнутой 11, например Г-образно.

Длина, по крайней мере, одной диэлектрической прорези 8 может быть равна четверти длины волны на частоте полосы заграждения фильтра.

Полосно-пропускающий фильтр работает следующим образом.

После подключения контактных проводников 8 в цепь с распространяющейся СВЧ волной осуществляется эффективный ввод и вывод энергии в системе фильтр - линия передачи.

Фильтр формируют резонансные звенья, число n которых определяется видом требуемой частотной характеристики. Резонансные звенья образованы отверстиями 4 в диэлектрическом блоке 1, внешним слоем металлизации 2 на пяти из шести граней блок 1 и внутренним слоем металлизации 5 на поверхности отверстий 4, а также проводящими площадками 6 на шестой грани 3 блока 1. За счет взаимной электромагнитной связи между резонансными звеньями фильтра электромагнитная энергия эффективно передается со входа фильтра на его выход только в полосе частот вблизи центральной частоты, чем определяется избирательность полосно-пропускающего фильтра. Однако частотная характеристика такого фильтра обладает недостаточно крутыми склонами амплитудно-частотной характеристики вблизи полосы пропускания

и соответственно недостаточным затуханием сигнала в полосе заграждения.

Наличие диэлектрических прорезей 10 в проводящих площадках 6, притом, что один конец диэлектрической прорези 10 совпадает с диэлектрическим промежутком 9 между проводящими площадками 6 и внешним слоем металлизации 2, позволяет формировать дополнительные эффективные резонансные звенья, которые можно интерпретировать как каскадное включение полосно-заграждающего фильтра на входе и выходе полосно-пропускающего фильтра, что обеспечивает большее подавление сигнала в полосе заграждения фильтра без увеличения числа n звеньев фильтра и, следовательно, без увеличения габаритных размеров фильтра.

Выполнение диэлектрических прорезей 10 в проводящих площадках 6 прямолинейными упрощает технологию изготовления фильтра.

Выполнение диэлектрических прорезей 11 в проводящих площадках 6 изогнутыми, например Г-образно, обеспечивает их компактное размещение при малых размерах проводящих площадок 6, и, следовательно, позволяет уменьшить габаритные размеры фильтра.

Экспериментально установлено, что наибольшее подавления сигнала в полосе заграждения полосно-пропускающего фильтра достигается при выполнение диэлектрических прорезей 10 и 11 с длиной, равной четверти длины волны на частоте полосы заграждения фильтра.

Использование предлагаемого изобретения, как видно из представленной амплитудно-частотной характеристики, обеспечивает увеличение подавления сигналов на фиксированной частоте вне полосы пропускания фильтра, т.е. крутизны скатов амплитудно-частотной характеристики, что эквивалентно увеличению числа резонансных звеньев без увеличения его габаритов.

Изобретение позволяет увеличить коэффициент подавления на фиксированных частотах в полосе заграждения при сохранении габаритных размеров фильтра. Фильтр содержит блок в виде прямоугольного параллелепипеда из диэлектрического материала, на пять из шести граней которого расположен внешний слой металлизации. В блоке между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, выполнены n отверстий, где n соответствует числу звеньев фильтра. На поверхностях n отверстий расположен внутренний слой металлизации, соединенный со слоем металлизации. На шестой грани блока над отверстиями расположены m проводящих площадок, соединенных с внутренним слоем металлизации. Число проводящих площадок m равно числу звеньев n. Площадки разделены между собой и отделены от слоя металлизации диэлектрическими промежутками. Контактные проводники размещены на шестой грани блока и отделены от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками. В одной из m проводящих площадок может быть выполнена одна диэлектрическая прорезь, один конец которой совпадает либо с промежутком между площадками и слоем металлизации либо с промежутком между проводящими площадками. После подключения проводников в цепь с распространяющейся СВЧ волной осуществляется ввод и вывод энергии в системе фильтр - линия передачи. Фильтр формируют резонансные звенья, образованные отверстиями в диэлектрическом блоке, слоем металлизации на пяти из шести граней блока и слоем металлизации на поверхности отверстий, а также площадками на грани блока. За счет взаимной электромагнитной связи между резонансными звеньями фильтра энергия эффективно передается со входа фильтра на его выход только в полосе частот вблизи центральной частоты. 3 з.п. ф-лы. 4 ил.

1. Полосно-пропускающий фильтр, содержащий блок, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации, в блоке выполнены n отверстий, где n соответствует числу звеньев фильтра, расположенных между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, внутренний слой металлизации, выполненный на боковых поверхностях n отверстий, присоединенный к внешнему слою металлизации, m проводящих площадок, расположенных на шестой грани блока над отверстиями, присоединенных к внутреннему слою металлизации, разделенных между собой диэлектрическими промежутками и отделенных от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками, при этом n=m, контактные проводники, размещенные на шестой грани блока, которые отделены от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками, отличающийся тем, что дополнительно выполнена, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь, расположенная, по крайней мере, в одной из n проводящих площадок, при этом один конец диэлектрической прорези совпадает с диэлектрическим промежутком между проводящими площадками и внешним слоем металлизации.2. Полосно-пропускающий фильтр по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь выполнена прямолинейной.3. Полосно-пропускающий фильтр по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь выполнена изогнутой, например, Г-образной.4. Полосно-пропускающий фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что длина, по крайней мере, одной диэлектрической прорези равна четверти длины волны на частоте полосы заграждения фильтра.