Смужковий смугопропускаючий гребінчастий фільтр

Реферат: Смужковий смугопропускаючий гребінчастий фільтр містить щонайменше чотири чвертьхвильових резонатори. Два крайні чвертьхвильові резонатори замінено на східчасті резонатори з більш вузькою частиною біля короткозамкнених кінців. UA 102012 U (54) СМУЖКОВИЙ СМУГОПРОПУСКАЮЧИЙ ГРЕБІНЧАСТИЙ ФІЛЬТР UA 102012 U UA 102012 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до техніки надвисоких частот і може бути використана в частотно-селективних пристроях. Відомий смужковий смугопропускаючий фільтр, який містить півхвильові смужкові резонатори [1]. Недоліком такого фільтра є великий розмір. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є смужковий смугопропускаючий гребінчастий фільтр, який містить щонайменше чотири чвертьхвильові резонатори [2]. Недоліком даного є недостатньо висока вибірковість. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення смужкового смугопропускаючого гребінчастого фільтра та збільшення вибірковості шляхом заміни чвертьхвильових резонаторів. Поставлена задача вирішується тим, що в смужковому смугопропускаючому гребінчастому фільтрі, який містить щонайменше чотири чвертьхвильові резонатори, новим є те, що два крайніх чвертьхвильових резонатори замінено на східчасті резонатори з більш вузькою частиною біля короткозамкнених кінців. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено топологію центральних провідників смужкового смугопропускаючого гребінчастого фільтра з п'ятьма резонаторами на фіг. 1, залежність коефіцієнта K від відстані S між смужковими резонаторами на фіг. 2, амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) фільтрів на фіг. 3. Фільтр містить електромагнітно зв'язані між собою резонатори смужкової конструкції 1 та 2, які утворено центральними провідниками, затиснутими між двома діелектричними пластинами, у яких металізовані протилежні сторони та торці. Діелектричні пластини на кресленні не зображено. Поняття гребінчастий фільтр містить у собі те, що один кінець кожного резонатора короткозамкнений, а іншій розімкнений, резонатори орієнтовано в одному напрямку та розташовано паралельно один одному [3]. Резонатори 1 є чвертьхвильовими, а крайні резонатори 2 - східчастими, з більш вузькою частиною біля короткозамкнених кінців, які виходять безпосередньо на металізовані торці діелектричних пластин (не показані). Вхідна та вихідна лінії 3 служать для підведення і зняття високочастотного сигналу. Смужковий смугопропускаючий гребінчастий фільтр працює наступним чином. Електромагнітно зв'язані між собою смужкові резонатори 1 та 2 в смузі пропускання фільтра пропускають високочастотний сигнал, а в смузі загородження відбивають цей сигнал. Електромагнітний зв'язок між резонаторами характеризується коефіцієнтом K , який можна визначити за формулою. 2 35 40 45 50 55 2 2 2 2 f   f 2  fe   f02  f01  1 f    , K    02  01   o f   2 2 2 2 2  01 f02   fo  fe   f02  f01     де f01 і f02 - резонансні частоти одиночних резонаторів, fe і fo - частоти парної та непарної моди коливань, їх ще називають частотами зв'язку. Частоти fe і fo знаходяться по передаточній характеристиці системи двох зв'язаних резонаторів, при їх слабкому зв'язку з навантаженнями входу та виходу. У цьому випадку їм відповідають явно виражені піки. Якщо зв'язок між резонаторами має індуктивний характер, то йому відповідає додатний знак коефіцієнту зв'язку K  0 . Якщо ж зв'язок між резонаторами має ємнісний характер, то K буде від'ємним: K  0 . На кресленні залежності K від відстані S між смужковими резонаторами (фіг. 2) крива 1 відповідає зв'язку між двома чвертьхвильовими резонаторами, у цьому випадку завжди K  0 . Крива 2 відповідає зв'язку між чвертьхвильовим і східчастим резонатором, які зображено на фіг. 1, у цьому випадку завжди K  0 . Ці залежності побудовано шляхом моделювання передаточних характеристик пари резонаторів за допомогою комп'ютерної програми. При моделюванні використовують смужкові резонатори з діелектричною сталою r  92 , товщина яких b  2 мм. Центральні провідники чвертьхвильових резонаторів мають довжину 3,65 мм та ширину 1,6 мм. Низькоомна частина східчастого резонатора має ширину 1,6 мм, а високоомна частина - 0,8 мм. Довжина східчастого резонатора складає 3.2 мм, а його високоомної частини 0,5 мм. Ці ж параметри резонаторів використовують у п'ятирезонаторному фільтрі, зображеному на фіг. 1, розміри якого складають 10,8×4,6×2 мм. Використання у смужковому смугопропускаючому гребінчастому фільтрі коефіцієнтів зв'язку між резонаторами з протилежними знаками приводить до того, що його АЧХ містить полюси згасання, розташовані з обох сторін від смуги пропускання. Це і приводить до збільшення вибірковості фільтра. Фільтр повинен мати щонайменше чотири резонатори, щоб хоча б один коефіцієнт зв'язку був додатним. На фіг. 3 неперервною лінією показано промодельовану АЧХ 1 UA 102012 U 5 10 15 запропонованого п'ятирезонаторного фільтра, яка має полюси згасання. Штриховою лінією на фіг. 3 показано АЧХ запропонованого семирезонаторного фільтра. Характерно, що частоти полюсів згасання практично зберігаються, лише збільшується згасання на цих частотах при збільшенні числа резонаторів фільтра. Для кількісної оцінки вибірковості використовують коефіцієнт прямокутності АЧХ по відносних рівнях згасання 2 і 60 дБ: K 2 / 60 . Чим менше K 2 / 60 , тим краще вибірковість фільтра. У запропонованій корисній моделі фільтр з п'ятьма резонаторами K 2 / 60  3,14 , що свідчить про його високу вибірковість. Джерела інформації: th 1. Dworsky L.N. Stripline Filters-An Oveview. 37 Annual Frequency Control Symposium 1983 IEEE. P. 387-393, фиг. 10. 2. Захаров А.В. Полосковые гребенчатые фильтры на керамических материалах с высокой диэлектрической проницаемостью /Радиотехника и электроника. - 2013. - Т. 58. - № 3. - С. 300308, рис. 2а. nd 3. Hong J.-S. Microstrip Filters for RF/Microwave Application, 2 Edition. N.Y.: Wiley, 2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Смужковий смугопропускаючий гребінчастий фільтр, який містить щонайменше чотири чвертьхвильових резонатори, який відрізняється тим, що два крайні чвертьхвильові резонатори замінено на східчасті резонатори з більш вузькою частиною біля короткозамкнених кінців. 2 UA 102012 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3