СВЧ-диплексер Российский патент 2025 года по МПК H01P1/203 

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких частот и может использоваться в селективных трактах радиоаппаратуры различного назначения, в частности, в радионавигационных системах.

Известен микрополосковый диплексер со смежными каналами [Б. А. Беляев, А. А. Лексиков, Ан. А. Лексиков, И. В. Говорун, А. О. Афонин, А. В. Угрюмов. Микрополосковый диплексер со смежными каналами // Труды 12-ой международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2014» – Новосибирск – 2014 – Том 4 – с. 220-223.], содержащий, диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую – полосковые проводники резонаторов и согласующей цепи, а каждый из полосно-пропускающих фильтров низкочастотного и высокочастотного каналов, образован тремя резонаторами в форме шпильки, причем средний резонатор каждого канала электромагнитно связан с крайними и включен встречно по отношению к крайним, и располагается в зазоре между ними таким образом, что внешние края проводников этих резонаторов обращены друг к другу, согласующая цепь выполнена в форме шпильки, один конец ее разомкнут, а ко второму подключен общий вход. Один из внешних краев проводников входных резонаторов фильтров каждого из каналов обращен к внешним краям проводников согласующей цепи.

Основной недостаток такой конструкции диплексера заключается в довольно значительных размерах устройства, так как согласующая цепь существенно увеличивает размеры всего диплексера.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) является СВЧ-диплексер [Патент на изобретение РФ №2809940, H01P 1/203 Б. А. Беляев, А. М. Сержантов, И. В. Говорун, С. А. Ходенков. СВЧ-диплексер.] содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники резонаторов и согласующей цепи, причем резонаторы формируют фильтры низкочастотного и высокочастотного каналов, а входные резонаторы каналов связаны с согласующей цепью электромагнитно. В каждом из полосно-пропускающих фильтров средний резонатор расположен таким образом, что внутренний край его проводника вблизи одного открытого конца обращен к внутреннему краю входного резонатора, а внутренний край его проводника вблизи другого открытого конца обращен к внутреннему краю выходного резонатора и внутренний край проводника входного резонатора высокочастотного канала фильтра обращен к внутреннему краю проводника согласующей цепи вблизи их открытых концов.

Диплексеры такой конструкции имеют меньшие, по сравнению с первым аналогом размеры, которые, однако, остаются довольно значительными.

Техническим результатом изобретения является уменьшение размеров СВЧ-диплексера.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в СВЧ-диплексере, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую – полосковые проводники согласующей цепи, которая выполнена в форме шпильки, один конец полоскового проводника которой разомкнут, а ко второму подключен общий вход (порт) и резонаторов двух полосно-пропускающих фильтров низкочастотного и высокочастотного каналов, каждый из которых образован тремя резонаторами, причем все резонаторы высокочастотного канала выполнены и два резонатора полосно-пропускающего фильтра низкочастотного канала выполнены в форме шпильки, новым является то, что в полосно-пропускающем фильтре низкочастотного канала входной резонатор имеет прямоугольную форму и заземлен с одной стороны, а также расположен таким образом, что один его край обращен к внутреннему краю проводника согласующей цепи вблизи его заземленного конца.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что в полосно-пропускающем фильтре низкочастотного канала входной резонатор имеет прямоугольную форму и заземлен с одной стороны.

Вторым существенным отличием является также то, что один край входного резонатора низкочастотного канала полосно-пропускающего фильтра обращен к внутреннему краю проводника согласующей цепи вблизи его заземленного конца.

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 при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Сущность устройства поясняется следующими графическими материалами.

На Фиг. 1а показана топология полосковых проводников заявляемой конструкции микрополоскового диплексера, а на Фиг. 1б показана топология полосковых проводников диплексера-прототипа;

На Фиг. 2 приведены частотные зависимости коэффициентов передачи (S₂₁ и S₃₁) и коэффициента отражения (S₁₁) микрополоскового диплексера заявляемой конструкции, разработанного для приемника радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS.

Заявляемый СВЧ-диплексер состоит из диэлектрической подложки 1 (Фиг. 1а), на нижнюю поверхность которой нанесен металлический экран 2, а на верхнюю поверхность нанесены полосковые проводники согласующей цепи 3 и резонаторов полосно-пропускающих фильтров низкочастотного 4, 5 и высокочастотного канала, 6. Все резонаторы полосно-пропускающего фильтра высокочастотного канала и два резонатора полосно-пропускающего фильтра низкочастотного канала имеют форму шпильки. Один конец полоскового проводника согласующей цепи разомкнут, а ко второму подключен входной порт «Р1», выходные порты «Р2» и «Р3» кондуктивно подключены к полосковым проводникам выходных резонаторов фильтров каналов. Принципиальным отличием заявляемой конструкции микрополоскового диплексера (Фиг. 1а) от конструкции диплексера-прототипа (Фиг. 1б) является то, что входной резонатор полосно-пропускающего фильтра низкочастотного канала имеет прямоугольную форму и заземлен с одной стороны и расположен таким образом, что его одна его грань обращена к внутреннему краю проводника согласующей цепи вблизи его заземленного конца.

Так как входной порт подключен к концу согласующей цепи, то ее собственные резонансы имеют очень низкую нагруженную добротность.

Величина электромагнитной между согласующей цепью и входными резонаторами каналов регулируется величиной зазора между ними, а также шириной низкоомного и высокоомного участков цепи.

Для иллюстрации работоспособности заявляемого устройства был изготовлен макет микрополоскового диплексера (Фиг. 1а), конструктивные параметры которого предварительно были получены синтезом его 3-D модели с использованием программы электродинамического анализа. В качестве диэлектрической подложки (1) использовалась пластина из керамики ТБНС с относительной диэлектрической проницаемостью ε=80, толщиной 2 мм, размеры полосковых проводников резонаторов фильтра низкочастотного канала: l₁ =5.6 мм, l₂ =5.7 мм, l₃ = 6.3 мм; длина центральных участков проводников всех резонаторов составляла 2.2 мм, их ширина - 0.3 мм, ширина крайних проводников резонаторов -  0.4 мм, зазор между средним и крайним резонатором – 0.3 мм; размеры полосковых проводников резонаторов высокочастотного канала: l₄ =4.5 мм, l₅ =5.0 мм, l₆ = 4.4 мм, длина центральных участков проводников всех резонаторов составляла 2.2 мм, ширина резонаторов - 0.3 мм, зазор между средним и крайним резонатором – 0.3 мм; размеры согласующей цепи l_c1 = 8.2 мм, l_c2 = 2.5 мм, l_c3 = 5.8 мм, ширина его в узкой (высокоомной) части 0.2 мм; в широкой (низкоомной) – 0.4 мм, зазор между согласующей цепью и резонатором низкочастотного канала 0.3 мм, а высокочастотного – 0.2 мм; размеры полосковых проводников для подключения портов P2 и P3 одинаковые и равны 2.0 × 0.2 мм, они подключены к резонаторам на расстояниях l_f1 = 4.3 мм и l_f2 = 3.7 мм от концов проводников резонаторов. Другие размеры конструкции были следующими Y₁ = 1.5 мм, Y₂ = 1.5 мм и Y₃ = 2.5 мм. При этом площадь топологии проводников заявляемого микрополоскового диплексера составляет 18.2×11.4 мм², а прототипа 20.2×11.4 мм², т.е. заявляемая конструкция в 1.1 раз меньше по габаритам.

Измеренные (Фиг. 2) минимальные вносимые потери в полосах пропускания каналов диплексера 1.1 дБ, а коэффициенты отражения –16 дБ (КСВН≈1.35). Относительная ширина полос пропускания каналов ~15 %.

Таким образом, заявляемый СВЧ-диплексер имеет, по сравнению с диплексером-прототипом, неоспоримое преимущество - меньшие размеры.

Изобретение относится к технике СВЧ. СВЧ-диплексер содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую – полосковые проводники согласующей цепи, которая выполнена в форме шпильки, один конец полоскового проводника которой разомкнут, а ко второму подключен общий вход (порт), и резонаторов двух полосно-пропускающих фильтров низкочастотного и высокочастотного каналов, каждый из которых образован тремя резонаторами, причем все резонаторы высокочастотного канала и два резонатора полосно-пропускающего фильтра низкочастотного канала выполнены в форме шпильки. При этом в полосно-пропускающем фильтре низкочастотного канала входной резонатор имеет прямоугольную форму и заземлен с одной стороны, а также расположен таким образом, что один его край обращен к внутреннему краю проводника согласующей цепи вблизи его заземленного конца. Техническим результатом изобретения является уменьшение размеров диплексера. 2 ил.

СВЧ-диплексер, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую – полосковые проводники согласующей цепи, которая выполнена в форме шпильки, один конец полоскового проводника которой разомкнут, а ко второму подключен общий вход (порт), и резонаторов двух полосно-пропускающих фильтров низкочастотного и высокочастотного каналов, каждый из которых образован тремя резонаторами, причем все резонаторы высокочастотного канала и два резонатора полосно-пропускающего фильтра низкочастотного канала выполнены в форме шпильки, отличающийся тем в полосно-пропускающем фильтре низкочастотного канала входной резонатор имеет прямоугольную форму и заземлен с одной стороны, а также расположен таким образом, что один его край обращен к внутреннему краю проводника согласующей цепи вблизи его заземленного конца.