Смужковий фільтр

Изобретение относится к СВЧ технике и может быть использовано в частотно-селективных цепях мобильных средств связи, радиолокации, радионавигации и измерительной техники. Известны фильтры с параллельными электромагнитно связанными полосковыми резанаторами [Авт. св. СССР № 886106, кл. Η 01 Ρ 1/205, БИ № 44, 1981; Авт. св. СССР № 1700652, кл. Η 01 Ρ 1 /205, БИ № 47,1991]. Эти фильтры содержат металлизированную с одной стороны диэлектрическую подложку, на другой поверхности которой размещены полосковые проводники, закороченные с одного конца и имеющие длину равную четверти длины волны или близкую к ней. Использование в фильтре проводников четвертьволновой длины позволяет упростить конструкцию полоскового фильтра и уменьшить габариты за счёт реализации его с однонаправленными (включенными согласно) короткозамкнутыми на одном конце полосковыми проводниками на связанных линиях, имеющих одинаковую ширину по всей длине, без нагрузочных емкостей на разомкнутых концах проводников. Явление передачи энергии со входа на выход в гребенчатой структуре без нагрузочных емкостей возможно в микрополосковых структурах, то есть там, где имеет место неоднородный диэлектрик, а, следовательно, и неравенство фазовьщскоростей четного и нечетного типов волн в связанных линиях. Степень связи между микрополосковыми проводниками зависит от зазора между ними. Для уменьшения связи, что необходимо при создании узкополосных фильтров, необходимо разносить проводники. Таким образом, используя известное техническое решение микрополосковых фильтров [Авт. св. СССР № 886106; Авт. св.СССР № 1700652], при создании узкополосных фильтров приходится существенно увеличить зазор между резонаторами, что приводит к увеличению размеров устройства. Наиболее близким по технической сущности к предложенному полосковому фильтру является полосковый фильтр, который содержит диэлектрическую подложку, резонаторы в виде полосковых линий, нанесенных на диэлектрическую подложку, закороченные на одном конце и выполненные на другом конце расширяющейся гребенкой [Авт. св. СССР № 1693661, кл. Η 01 Ρ 1/203, БИ № 43, 1991]. Наличие гребенки позволяет увеличением емкостной составляющей скомпенсировать индуктивную составляющую электромагнитной связи и тем самым уменьшить ее. Это дает возможность расположить резонаторы ближе один к другому и уменьшить габариты фильтра при узких полосах пропускания. В числе перечисленных признаков прототипа общими для него и предложенного устройства являются следующие признаки: наличие диэлектрической подложки и электромагнитно связанных между собой полосковых резонаторов, включенных согласно и закороченных на одном конце на металлизированное основание. Недостатком прототипа является незначительное уменьшение размеров фильтра при сохранении ненагруженной добротности резонаторов. Это обусловлено тем, что короткозамкнутый участок резонаторов расположен между участками резонаторов, выполненными в виде гребенки, и не позволяет вплотную сблизить резонаторы между собой. При таком исполнении уменьшение габаритов возможно либо за счет сужения короткозамкнутой части резонаторов, либо за счет увеличения гребней в разомкнутой части, что одинаково снижает ненагруженную добротность резонаторов. За счет этого дополнительно возрастают вносимые потери в полосе пропускания в сравнении с аналогами. Следовательно, существенно сблизить полосковые резонаторы между собой при создании узкополосных фильтров мешает наличие короткозамкнутых участков резонаторов, расположенных между гребенками. В основу изобретения поставлена задача создания полоскового фильтра, в котором также путем взаимной частичной компенсации емкостной и индуктивной составляющих обеспечивается существенное уменьшение электромагнитной связи между резонаторами и за счет этого возникает возможность уменьшить размеры узкополосного фильтра. Это достигается тем, что в известном полосковом фильтре, содержащем диэлектрическую подложку с расположенными на ней и включенными согласно короткозамкнутыми на металлизированное основание электромагнитно связанными полосковыми резонаторами, по крайней мере в одной из обращенных друг к другу сторон полосковых резонаторов в частях, непосредственно прилегающих к короткозамкнутым концам, выполнены поперечные щели. На фиг. 1 показан вариант предложенного фильтра в микрополосковом исполнении с длиной резонаторов, приблизительно равной четверти длины волны. Показанный на фиг. 1 фильтр содержит диэлектрическую подложку 1 с металлизированным основанием 2. На поверхность 3 диэлектрической подложки нанесены полосковые проводники 4, являющиеся резонаторами. Резонаторы разделены между собой узкими зазорами 5, разомкнуты на одном конце и закорочены на другом конце с помощью короткозамыкателей 6 на металлизированное основание 2. В сторонах полосковых резонаторов, обращенных друг к другу в частях, непосредственно прилегающих к короткозамыкателям, выполнены поперечные щели 7. Крайние резонаторы через входной 8 и выходной 9 полосковые проводники соединены с внешними цепями. На фиг. 2 приведены экспериментальные зависимости коэффициентов связи между полосковыми резонаторами от относительных длины и ширины щели. На фиг. 2 приняты следующие обозначения: W ширина полоскового резонатора, L- длина полоскового резонатора, D - зазор между полосковыми резонаторами, S - ширина щели, t - длина, щели. Диэлектрическая подложка выполнена из поликора с диэлектрической постоянной равной 9,8. Толщина подложки 1 мм. Ширина полосковых резонаторов равна 4 мм, длина - 27,5 мм. Зазор между резонаторами составил 150 микрон. Полосковый фильтр состоит из диэлектрической подложки 1 с металлизированным основанием 2. На поверхности 3 диэлектрической подложки расположены полосковые резонаторы 4, разделенные зазорами 5, разомкнутые на одном и закороченные на другом конце с помощью короткозамыкателей 6 на металлизированное основание. В сторонах полосковых резонаторов 4, обращенных друг к другу в частях, непосредственно прилегающих к короткозамыкателям 6, выполнены поперечные щели 7, К крайним резонаторам подведены входной 8 и выходной 9 полосковые проводники. Полосковый фильтр работает следующим образом. СВЧ сигнал, поступающий" ко входному полосковому проводнику 8, проходит с малым затуханием к выходному проводнику 9, если его частота совпадает с частотами полосы пропускания фильтра, на которую настроены полосковые резонаторы 4, а имеет высокий уровень отражения вне полосы пропускания. При тех параметрах двухзвенного полоскового фильтра, которые приведены на фиг. 2, его полоса пропускания может иметь ширину от более чем 12% (аналог) до менее 1 % (предлагаемое устройство). При этом изменение ширины полосы пропускания достигается изменением длины и ширины щели, а внешние размеры устройства остаются неизменными. Понижение нагруженной добротности резонаторов в предполагаемом устройстве при одинаковой полосе пропускания и внешних размерах меньше, чем в прототипе. Возможно исполнение полоскового фильтра, когда входной и выходной полосковые проводники будут связаны с крайними резонаторами не непосредственно, как на рисунке, а через емкостный зазор. Кроме того, резонаторы 4 могут быть закорочены на обеих концах, но тогда их длина будет соответствовать приблизительно половине длины волны рабочей частоты фильтра.