Микрополосковый полосовой фильтр Советский патент 1993 года по МПК H01P1/205 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в миниатюрных частотно-селективных устройствах.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и расширение полосы заграждения.

На фиг. 1 представлена конструкция микрополоскового полосового фильтра; на фиг. 2 - зависимость рабочего затухания L фильтра от соотношения частот f/f0:

Фильтр содержит диэлектрическую подложку 1, на одной из поверхностей которой выполнения металлическое покрытие, а на другой поверхности размещены электромагнитно связанные полосковые П-образ- ные резонаторы 2. К внутренней стороне продольной ветви каждого из П-образных резонаторов 2 подключен параллельный короткозамкнутый шлейф 3, волновое сопротивление которого выбрано большим волнового сопротивления резонатора 2. Входная и выходная линии 4 служат для подведения и снятия СВЧ-сигнала

Микро.полосковый полосовой фильтр работает следующим образом.

СВЧ-сигнал в полосе пропускания (ПП) проходит через электромагнитно связанные резонаторы 2, а в полосе заграждения отра- ж.ается от них. Фильтр характеризуется множеством ПП, связанным с частотами параллельного резонанса , n 1, 2

резонаторов. Частоте о соответствует основная (рабочая) ПП фильтра, а частоте первая паразитная ПП фильтра. Между этими ПП располагается полоса заграждения фильтра. Чем больше взаимное удаление частот (Ор- и характеризуемое величиной R (Ор2 , тем шире по л оса заграждения фильтра. Частоты а)рп являются полюсами входного сопротивления резонатора на одном из его разомкнутых концов: ХВх ( ) ± оо.

В известном фильтре

00

со о

ел

00

СА

х,,х - -W ctg ( )(1)

где W волновое сопротивление П-образно- го резонатора.

I - общая длина П-образного резонатора,

v - скорость распространения электромагнитной волны в резонаторе.

Из выражения (1). определяем: Wpi ЛУ/I; (Ор2 2л: v/l. Это позволяет заключить, что общая длина П-образного резонатора I равна половине длины волны До, соответствующей центральной частоте основной полосы пропускания, I До /2, а величина R 2, что свидетельствует об узкой полосе заграждения фильтра-прототипа. Поскольку полуволновой резонатор выполнен П образной формы с одной продольной и двумя поперечными ветвями, то его длина совпадает с длиной поперечной ветви и эта длина несколько меньше АО /4.

Наличие положительного эффекта в предложенном техническом решении будет обосновано, если показать, что габариты резонаторов, входящих в состав фильтров, меньше габаритов резонаторов фильтра- прототипа, а величина R 2.

Если к внутренней стороне продольной ветви П-образного резонатора подключить параллельный короткозамкнутый шлейф, с волновым сопротивлением Л/Ш и длиной ш. то его входное сопротивление изменится

ражения (2) -подует, что ве-личины К и R являются функциями трех параметров резонатора: т - относительным волновым сопротивлением шлейфа: ш/1 относительной длиной шлейфа; )л/1 - относительной длиной части П-образного резонатора, лежащей левее точки подключения шлейфа. В общем случае функциональная зависимость

К К(т, |ш/|. 1л/1).(3)

R-R(m. 1ш/1, л/0(4)

может быть установлена лишь численными методами, что несколько затрудняет определение области допустимых параметров предложенного технического решения при которых имеет место положительный эффект. Если положить 1л/1 1/2 (шлейф под- ключей к середине П-образного резонатора), то зависимости (3), (4) могут быть выражены в явном виде. При 1ш/1 1 (длина шлейфа равна длине П-обрэзного резонатора 1Ш I) имеем

К(т,1ш/1 1.) JT/4arctg(1 + 4т)1/2, (4а) R (т, ш/1 1) я/2 arctg(1 + 4т) 1/2 (За)

В табл. 1 приведены Отдельные значения зависимостей (За), (4а). При ш/ 1 /2 (длина шлейфа равна половине длины П-образного резонатора ш I/2) зависимости (3). (4) принимают вид

35

К (т, 1ш/1 1/2) я/2 arctg(2m)1/2, (36) R (т, ш/1 1/2) л /2 arctg(2m)V2 (46)

Использование: техника СВЧ-диапазо- на. Сущность изобретения: микрополоско- вый полосовой фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой выполнено металлическое покрытие, а на другой размещены полосковые Л-обраэные резонаторы, электромагнитно связанные между собой. К внут- ренней стороне средней части каждого полоскового П-обра ного резонатора подключен параллельный короткозамкнутый шлейф, волновое сопротивление которого больше волнового сопротивления полоскового П-образного резонатора. 2 ил.

. /«J « t /b fu-U fJtt-.M

(/ тМ)

(L . f

-- Л-) { (-гИ-г-Jj

где т Wuj/W - относительное волновое сопротивление шлейфа,

1л - длина части П-образного резонатора, размещенная левее точки подключения шлейфа.

Приравнивая выражение (2) бесконечности, можно определить частоты- параллельного резонанса вновь образованного резонатора wpi, (t)p2 найти величины 1Ш (заметим, что длина вновь образованного резонатора равна ш) и R, и оценить положительный эффект. Эффект уменьшения габаритов резонатора удобно характеризовать параметром К ( АО /4)ш который оценивает его длину по отношению к четвертьволновому отрезку, длина которого примерно равна длине резонатора прототипа. Из выВ табл. 2 приведены значения зависимостей (36) (46).

Данные табл. 1 и 2 свидетельствуют о

наличии положительного эффекта имеющего место в предложенном техническом решении. Причем положительный эффект возрастает по мере увеличения параметра

(п (волнового сопротивления короткозамк- нутого шлейфа).

На фиг. 2 представлена функция рабочего затухания L, дБ, четырехрезонаторного микрополоскового полосового фильтра рассчитанного на частоту f0 480 МГц. Его габариты на поликоровой подложке (Е2 9,6) составили 20 1 мм. Волновое сопротивление П-образных резонаторов принято равным 30 Ом, короткозамкнутых шлейфов

60 Ом (т 2), подводящих линий 50 Ом. Минимальные потери фильтра в полосе пропускания составили 3 дБ, ширина ПП по уровню 3 + 3 дБ 30 МГц, минимальные потери в первой паразитной ПП 20 дБ.

Формула изобретения

Микрополосковый полосовой фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой выполнено металлическое покрытие, а на другой поверхности размещены полосковые П-образные резонаторы, электромагнитно связанные между собой, отличающийся тем, что.

с целью уменьшения габаритов и рзсшире ния полосы заграждения, к внутренней кромке средней части каждого полоскового П-образного резонатора подключен введенный короткозамкнутый шлейф, параллельный его боковым сторонам, волновое сопротивление которого больше волнового сопротивления полоскового П-образного резонатора.

Таблица 1

Таблица 2

ЦВБ- ЬОО

уг

Фиг 2.

ш