ПОЛОСКОВЫЙ ФИЛЬТР СВЧ С ПОДАВЛЕНИЕМ ПАРАЗИТНЫХ ПОЛОС ПРОПУСКАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H01H1/00 

Изобретение относится к технике высоких частот и предназначено для селекции СВЧ сигналов.

Фильтры СВЧ встречно-стержневого типа на основе четвертьволновых полосковых резонаторов с распределенными параметрами имеют паразитные полосы пропускания на частотах, кратных основной гармонике (Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи: В 2-х т. / Пер. с англ. под ред. Л.В. Алексеева и Ф.В. Кушнира. - М.: Связь, 1972, - 1 т. 222 с., - 2 т. 249 с.), что ухудшает электрические параметры изделия. Основные способы подавления паразитных полос пропускания предполагают использование дополнительных резонансных структур, отделенных от основной структуры фильтра СВЧ и настроенных на нежелательные частотные полосы пропускания, например, дополнительной структуры с характеристикой фильтра нижних частот, что приводит к увеличению габаритных размеров. Пример реализации фильтра СВЧ приведен в статье (Kolmakov Ya. A. Quasi-elliptic two pole microstrip filters / 15-th Int. conf. on microwaves, radar and wireless communications (MICON-2004). Warsaw, 2004: Conf. proc. Vol.1. P 159-161). Менее распространен фильтр СВЧ, в котором подавление паразитных полос пропускания осуществляется с использованием конструктивных элементов, обеспечивающих кондуктивно-индуктивные связи резонаторов фильтра (В.Н. Шепов. Полосно-пропускающий фильтр с высоким затуханием в широкой полосе заграждения. / Электронная техника. Сер. СВЧ-Техника. Вып. 2(484), 2004, стр.31-34). Данный фильтр СВЧ имеет большие габариты и при изготовлении требует применения ручного труда, что удорожает изделие.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является полосковый фильтр СВЧ, где подавление паразитных полос пропускания осуществляется с помощью резонансной структуры в виде окон в металлизации под резонаторами фильтра (Zhang Xianjun, Fang Dagang. Miniaturization of С Band LTCC Channel Receiver Front-end SiP Module / 2008 ICMT, pp.1412-1414). Данный полосковый фильтр СВЧ, взятый за прототип, имеет структуру встречно-стержневого типа и сложную конструкцию, к тому же окна в металлизации нельзя перекрывать внешними поверхностями, что также увеличивает габариты изделия. На практике при разработке приемно-передающей аппаратуры СВЧ обычно имеет значение подавления ближних паразитных полос пропускания, так как в более широкой полосе частот ограничивающим фактором становятся активные приборы, такие как усилители, смесители.

Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения, является улучшение электрических характеристик полоскового фильтра СВЧ при достаточной простоте конструкции.

Для решения поставленной задачи предлагается полосковый фильтр СВЧ с подавлением паразитных полос пропускания, имеющий структуру встречно-стержневого типа.

Согласно изобретению, над зазорами между четвертьволновыми резонаторами размещены отрезки полосковых линий длиной в одну восьмую длины волны на центральной частоте полосы пропускания. Это обеспечивает подавление паразитных полос пропускания.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является подавление паразитных полос пропускания на третьей и пятой гармонике основной полосы пропускания полоскового фильтра СВЧ без увеличения габаритов.

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого изобретения в доступной литературе не обнаружено, поэтому изобретение соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 условно показана внутренняя структура полоскового фильтра СВЧ с дополнительными отрезками полосковых линий длиной в одну восьмую длины волны на центральной частоте полосы пропускания. На фиг.2 показана амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) полоскового фильтра СВЧ типовой встречно-стержневой структуры с паразитными полосами пропускания на третьей - 2 и пятой - 3 гармониках основной полосы пропускания - 1. На фиг.3 показана АЧХ полоскового фильтра СВЧ с дополнительными отрезками полосковых линий длиной в одну восьмую длины волны на центральной частоте основной полосы пропускания, где уровень подавления паразитных полос пропускания на третьей - 2 и пятой - 3 гармониках основной полосы пропускания - 1 составляет более 50 дБ.

Полосковый фильтр СВЧ (фиг.1) содержит диэлектрическую подложку - 1 на основе многослойного СВЧ материала, внутри которой располагаются четвертьволновые резонаторы - 2 фильтра и отрезки полосковых линий - 3, размещенные над зазорами между четвертьволновыми резонаторами - 2 и образующие резонансную структуру. На внешних поверхностях - 4, 5 (фиг.1) нанесено токопроводящее покрытие, которое выполняет роль экрана, за счет чего увеличивается подавление сигнала за полосой пропускания, минимизируется влияние внешних воздействий, что также позволяет в большинстве случаев обходиться без дополнительного корпуса.

Полосковый фильтр СВЧ работает следующим образом: сигнал поступает на контакт «Вход» (фиг.1) и проходит через четвертьволновые резонаторы - 2 и отрезки полосковых линий - 3 на контакт «Выход». Коэффициенты связи четвертьволновых резонаторов - 2 и отрезков полосковых линий - 3 в определенной частотной полосе выбраны так, чтобы сигнал в данной полосе проходил с малыми потерями по амплитуде, и определяются электрофизическими параметрами диэлектрического материала подложки - 1 и конструкцией четвертьволновых резонаторов - 2, и отрезков полосковых линий - 3. За полосой пропускания с малыми потерями сигналы на других частотах проходят с большими потерями по амплитуде. Данная резонансная структура, образованная из отрезков полосковых линий - 3, на частотах полосы пропускания с малыми потерями работает, в силу малости размеров данных отрезков полосковых линий, фактически как конструктивная емкость, увеличивающая связь между резонаторами, что позволяет преодолеть технологические ограничения на минимальную ширину зазора между четвертьволновыми резонаторами - 2. На частотах паразитных полос пропускания данные отрезки полосковых линий работают как резонансная структура на элементах с распределенными параметрами, что приводит к значительному (более 50 дБ) подавлению паразитных полос. На фиг.2 показана АЧХ полоскового фильтра СВЧ без дополнительных отрезков полосковых линий, где основная полоса пропускания обозначена цифрой 1, паразитная полоса пропускания на третьей гармонике основной полосы обозначена цифрой 2, паразитная полоса пропускания на пятой гармонике обозначена цифрой 3. На фиг.3 показана АЧХ полоскового фильтра СВЧ с дополнительными отрезками полосковых линий и видно значительное подавление паразитных полос пропускания.

Реализация данного изобретения возможна по технологии низкотемпературной совместно-обжигаемой керамики (Компоненты и технологии, №5, 2005 г., Симин А.В. и др. Многослойные интегральные схемы сверхвысоких частот на основе керамики с низкой температурой обжига, стр.190-196), технологии LCP (Liquid Crystal Polymer, - жидкокристаллический полимер, Thompson D., Tantot О., Jallageas H. Characterization of Liquid Crystal Polymer (LCP) Material and Transmission Lines on LCP Substrates from 30 to 110 GHz. IEEE Trans, on Microwave Theory and Tech., 2002, 52, p.1343-1352), материал Ultralam 3000.

В ФГУП "РНИИРС" разработано техническое предложение, которое позволит улучшить массогабаритные характеристики приемников и передатчиков СВЧ диапазона.

Изобретение относится к СВЧ радиотехнике, в частности к частотно-селективным фильтрам. Полосковый фильтр содержит диэлектрическую подложку на основе многослойного материала, внутри которой располагаются четвертьволновые резонаторы фильтра и резонансная структура из отрезков полосковых линий длиной в одну восьмую длины волны на центральной частоте полосы пропускания. Отрезки полосковых линий располагаются над зазорами между четвертьволновыми резонаторами. Указанные полосковые линии образуют резонатор, подавляя паразитные полосы пропускания. На внешних поверхностях фильтра нанесено токопроводящее покрытие. Технический результат - уменьшение геометрических габаритов фильтра. 3 ил.

Полосковый фильтр СВЧ с подавлением паразитных полос пропускания, имеющий структуру встречно-стержневого типа, отличающийся тем, что над зазорами между четвертьволновыми резонаторами размещены отрезки полосковых линий длиной в одну восьмую длины волны на центральной частоте полосы пропускания.