Мікросмуговий напрямлений фільтр біжучої хвилі

Мікросмуговий напрямлений фільтр біжучої хвилі, що містить чотири направлені відгалужувачі на зв'язаних лініях, вторинні канали яких за допомогою відрізків лінії передачі об'єднані в замкнутий 3 ними внесеними втратами, які визначаються добротністю мікросмугового кільцевого резонатора, що залежить від його геометричних розмірів, а також диссипативними втратами в лінії передачі. Збільшити рівень сигналу на виходах (режекторному та смужко-пропускному) мікросмугового напрямленого фільтру бігучої хвилі, вдається, якщо компенсувати втрати та підвищити добротність резонатора, що можливо при підключенні до резонатора підсилювального елемента, наприклад, транзистора або багатокаскадного транзисторного підсилювача. Задачею, що покладена в основу даного технічного рішення є реалізація в існуючих габаритах фільтра-найближчого аналога резонансного підсилення сигналу при відсутності прямих втрат, збільшення рівня загороджування корисного сигналу за межами робочої смуги частот та підвищення прямокутності АЧХ за рахунок збільшення крутизни фронтів. Вирішення даної задачі досягається тим, що в мікросмуговому напрямленому фільтрі бігучої хвилі, який містить чотири напрямлені відгалужувачі на зв'язаних лініях, вторинні канали яких за допомогою відрізків лінії передачі об'єднані в замкнутий кільцевий резонатор, а плечі первинних каналів є входом і виходом фільтру, при цьому вільні плечі первинних каналів протилежачих напрямлених відгалужувачів попарно сполучені між собою відрізками лінії передачі та гальванічними перемичками, згідно пропонованої корисної моделі, кільцевий резонатор забезпечений принаймні одним підсилювальним елементом, включеним в розрив лінії передачі поза області зв'язку відгалужувачів. Таким чином, фільтр, що заявляється, є активним, причому підсилювальний елемент включається безпосередньо у фізичну структуру кільцевого резонатора, а не через ланцюг позитивного зворотного зв'язку, як у відомому [Капилевич Б.Ю. Радиотехника, 1965, №1, стор.3-10] активному фільтрі. В результаті посилюється тільки сигнал на частоті резонансу кільцевого резонатора бігучої хвилі і рівень сигналу на виході фільтру може перевищити рівень вхідного сигналу, що еквівалентно виникненню негативних втрат. Вдається не тільки повністю компенсувати внесені та диссипативні втрати, але і на величину підсилення активного елементу, що включається, зростає рівень загородження та пропорційно збільшується крутизна фронтів (амплітудно-частотної характеристики) фільтру. Це характеризує як новизну запропонованого технічного рішення, так і його винахідницький рівень. Оскільки вхідний сигнал у фільтрі розповсюджується уздовж безперервного резонансного кільця - кільцевого резонатора бігучої хвилі, то активний елемент міг би бути встановлений в будьякій його частині. Проте введення активного елементу в область зв'язку будь-якого з напрямлених відгалужувачів аналогічно введенню неоднорідності, що істотно міняє параметри відгалужувача. Тому, щоб уникнути порушення функціонування фільтру-найближчого аналога, підсилювальний 40850 4 елемент може бути включений в кільцевий резонатор тільки в розрив хоча б однієї ділянки МСЛ поза областями зв'язку напрямлених відгалужувачів. Істотною перевагою корисної моделі, що заявляється, є реалізація названих раніше параметрів (відсутність втрат), збільшення рівня загородження та крутизни фронтів) активного фільтру без якогонебудь збільшення габаритів фільтру-найближчого аналога. На Фіг.1 приведена схема мікросмугового напрямленого фільтру бігучої хвилі з підсилювальним елементом у резонансному кільці. На Фіг.2 приведені електричні характеристики смужкопропускаючого виходу фільтру-найближчого аналога та активного фільтру, що заявляється. Активний фільтр містить замкнутий мікросмуговий резонатор 1 довжиною 2λ (λ - довжина хвилі) і чотири чверть хвилевих первинних каналів напрямлених відгалужувачів 2, 3, 4 та 5 на зв'язаних МСЛ з перехідним ослабленням близько 8дб, які сполучені двома чверть хвилевими відрізками МСЛ 6 та 7 з вторинними каналами відповідно відгалужувачів 2, 3 та 4, 5 за допомогою гальванічних перемичок 8. Перемички виконані у вигляді трьох золотих дротів діаметром 30мкм, приварених на відстані 50-80мкм між дротами та від краю з'єднуваних відрізків МСЛ. Підсилювальний елемент 9 - транзисторний підсилювач НВЧ - включений в розрив кільцевого резонатора між двома протилежачими напрямленими відгалужувачами 4 та 5. Плечі 10, 11, 12 первинних каналів відгалужувачів 2, 3, 4 є відповідно входом, режекторним і смужко-пропускаючим виходами фільтру, а до плеча 13 направленого відгалужувача 5 підключається узгоджене навантаження. При включенні в розрив резонатора підсилювального елементу необхідно і обов'язково, щоб напрямок посилення останнього (вхід-вихід) співпадав з напрямком розповсюдження сигналу уздовж резонансного кільця. Інакше пристрій, що заявляється, взагалі перестане функціонувати, оскільки фільтр-найближчий аналог є напрямленим (невзаємним) пристроєм. У прикладі конкретного виконання мікросмужковий активний фільтр з кільцевим резонатором бігучої хвилі, може бути реалізований на полікоро2 вій підкладці товщиною 1мм і розміром 48×60мм методом прецизійної фотолітографії з подальшим гальванонарощуванням. Підсилювальний (активний) елемент - у вигляді транзисторного підсилювача НВЧ на приладі КТ3132А-2 з мікросмуговими входом і виходом. Він виконаний на такій же підкладці розміром 8×15мм2 за аналогічною технологією та має наступні характеристики: хвильовий опір МПЛ входу і виходу - 50Ом, підсилення 6,5дб. Підсилення активного елементу повністю компенсує втрати фільтру-найближчого аналога, що вносяться. А МСЛ кільцевого резонатора з системою напрямлених відгалужувачів є узгодженим навантаженням виходу активного елементу - підсилювача, що виключає можливість самозбудження. 5 40850 Поданий в плече 10 вхідний сигнал за рахунок амплітудно-фазової суперпозиції у відгалужуванні 2 розподіляється між його основним і вторинним каналами, надходячи до резонатору 1 та відрізок 6 МСЛ відповідно. В результаті аналогічного розподілу у відгалужувачі 3 частина вхідного сигналу надходить у плече 11 режекторного виходу фільтру. Частина сигналу, що залишилася, розповсюджується уздовж резонансного кільця 1 та надходить у відгалужувач 5, де в результаті вже описаної електромагнітної взаємодії розподіляється між відрізком 7 МСЛ і входом підсилювального елементу 9. У відгалужувач 4 надходять як сигнал, що пройшов через відрізок 7 МСЛ, так і посилений елементом 9. Частина сигналу, що вже істотно перевищує вхідний, надходить в плече 12 смужкопропускаючого фільтру, а та, що залишилася розповсюджується уздовж резонансного кільця 1, знов надходячи до відгалужувача 2 значно посиленою щодо вхідного сигналу. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 У режимі бігучої хвилі має місце багатократне повторення описаного процесу при розповсюдженні сигналу уздовж резонансного кільця. При цьому характеристики фільтру-найближчого аналога істотно змінюються. Рівень загородження зростає на А дБ (А - коефіцієнт підсилення активного елемента), пропорційно збільшується крутизна фронтів (амплітудно-частотної характеристики) фільтру при незмінній смузі робочих частот. А рівень втрат в смужко-пропускаючому виході фільтру не тільки повністю компенсується, але і перевищує вхідний сигнал на (А-α) дв, де α - прямі втрати фільтру-найближчого аналога. На Фіг.2 крива 14 відповідає амплітудночастотній характеристиці (АЧХ) смужкопропускаючого виходу фільтру-найближчого аналога, а крива 15 - АЧХ того ж виходу активного фільтру. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601