Мікросмужковий фільтр з щілинними резонаторами

Реферат: UA 80302 U UA 80302 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належать до галузі радіотехніки, а саме до електричних фільтрів, конкретно до надвисокочастотних (НВЧ) пристроїв фільтрації частоти на мікросмужкових лініях, які виконуються у вигляді діелектричних пластин, що вкриті з одного боку металевим екраном, а з другого боку виконуються провідники передавальної лінії. Фільтри на мікросмужкових лініях є одними з найпоширених фільтрів в техніці НВЧ. Ці фільтри НВЧ діапазону потрібні при конструюванні радіопередавальних пристроїв та телекомунікаційних систем. Відомі конструкції мікросмужкових фільтрів на основі ступінчастих ліній з різним характеристичним опором секцій фільтра, а відповідно, різної ширини ліній [1]. Такі конструкції мають назву "ступінчаті фільтри гармонік" та призначені для забезпечення широкої смуги загородження для смугопропускальних фільтрів [2]. Недоліком цих конструкцій є велика довжина фільтра та недостатній рівень приглушення побічних частот при малому числі резонаторів. Відомі рішення, у яких для побудови режекторних фільтрів використовуються щілинні резонатори, що розташовані у екрануючому шарі мікросмужкової лінії [3, 4]. При цьому можливо отримання широкої смуги загородження, але не формується чіткої смуги пропускання. Також є рішення, де для підвищення загасання сигналу у смузі загасання використовуються додаткові мікросмужкові резонатори, які розміщені на краях фільтра та зв'язані з резонаторами фільтра електромагнітним зв'язком [5]. Це рішення визначається високими вимогами до точності розрахунку та виготовлення фільтра. Найбільш близьким технічним рішенням є пристрій, описаний у [2], який містить діелектричну підкладку, з одного боку якої нанесено екрануючий шар, а на другому виконано симетричну ступінчату мікросмужкову лінію зі змінним хвилевим опором, що пов'язано зі змінною шириною смужки. Таке рішення має переваги у тому, що може використовуватися як фільтр нижніх частот, смугопропускального фільтра та фільтра гармонік, його розрахунок та виготовлення прості. Недоліком цього рішення є велика довжина фільтра та низьке загасання сигналу за смугою пропускання навіть при значному числу послідовно з'єднаних відрізків мікросмужкової лінії. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою з більшим приглушенням бокових частот ніж у прототипу. Поставлена задача вирішується тим, що мікросмужковий фільтр, що має діелектричну підкладку, з одного боку якої розміщено екрануючий металевий шар, а на другому - ступінчату мікросмужкову лінію, яка складається з послідовно з'єднаних відрізків ліній з різним характеристичним опором (різної ширини смужка), розташованих симетрично відносно центру фільтра, згідно з корисною моделлю, введено щілинні резонатори у вигляді відрізків щілинної лінії, виконані у екрануючому металевому шарі і розташовані симетрично осі фільтра з обох боків фільтра, ці щілинні резонатори з кожного боку фільтра налаштовані на різні частоти, які лежать згори смуги пропускання фільтра. На фіг. 1 показана схема пристрою, що заявляється, вид згори, на фіг. 2 - розріз по осі симетрії, вид збоку, на фіг. 3 - результати моделювання фільтра. Пристрій містить діелектричну підкладку 1, яка з одного боку вкрита суцільним металевим шаром 2, а з другого боку розташовано металевий провідник у вигляді смужки зі змінною шириною 3, ця смужка може бути спрямована по одній лінії, а може для зменшення габаритів виконуватися у вигляді хвилястої лінії. Смужка складається з відрізків лінії з різним характеристичним опором і довжиною 4, залежною від центральної частоти та діелектричної проникності підкладці. В металевому екрані виконано щілинні резонатори, які розміщені парами 5 і 6, та 7 і 8 симетрично осі резонатора по обидва боки відрізків лінії зі змінною шириною, на фіг. 1 це відрізок 4. Довжини та відповідно резонансні частоті щілинних резонаторів вибрано попарно рівними: довжина резонатора 5 дорівнює довжині 8, та довжина 6 - довжині 7. Пара резонаторів 5 і 6 розміщені симетрично парі 7 і 8 відносно середини фільтра. Для нормального функціонування пар резонаторів 5 і 6 та 7 і 8 при розміщенні підкладки 1 на основі 9 вони попарно розташовані над порожнинами 10 і 11, які виконуються у основі 9. Можливо і інше виконання порожнин, наприклад, підкладка 1 може бути у підвішеному стані. Пристрій працює таким чином: високочастотний сигнал подається на вхідну лінію фільтра 3, де в металевому шарі виконані два щілинних резонатори 5 і 6, розташованих послідовно один за одним і налаштованих на дві частоти, які більше частот смуги пропускання, це робить форму амплітудно-частотної характеристики цих резонаторів більш прямокутною, і зменшує їх вплив на смугу пропускання фільтра. Слідом розміщуються резонатори ступінчатого фільтра 4, число яких зменшується порівняно з прототипом - усуваються дві крайні секції з високим характеристичним опором (відповідно з найменшою шириною лінії; слід зауважити, що при виготовленні таких вузьких ліній виникають технологічні труднощі, і тому їх усунення сприяє 1 UA 80302 U 5 10 15 20 25 30 спрощенню процесу виготовлення фільтра). Далі симетрично розташовано ще два щілинних резонатори 7 і 8, які виконують таку ж функцію, як і перші щілинні резонатори. Внаслідок взаємодії щілинних резонаторів зі ступінчастою лінією стають непотрібними крайні секції ступінчастого фільтра з високим характеристичним опором, це дозволяє не збільшувати довжину фільтра. Моделювання фільтра по схемі фіг. 1 показало, що він має збільшені значення загасання сигналу на частотах, які лежать вище смуги пропускання, ніж прототип (фіг. 3). Таким чином, запропонований фільтр може бути використано у радіоелектронній апаратурі мікрохвильового діапазону різного призначення. Джерела інформації: 1. Справочник по элементам полосковой техники / Мазепова О.И., Мещанов В.П., Прохорова Н.И., Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. / Под ред. А.Л. Фельдштейна. - Μ.: Связь, 1979.336 с. 2. Маттей Д.Л. Янг Л. Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Том 1. М.: Связь, 1971.-439 с. (прототип, с. 217-231). 3. Рассохина Ю.В., Крыжановский В.Г. Планарные полосково-щелевые резонансные структуры с прямоугольными координатными границами. Методы анализа. Донецк: Апекс, 2010 г.-168 с. 4. Rassokhina Yu. V., Krizhanovski V.G. Periodic Structure on the Slot Resonators in Microstrip Transmission Line // IEEE Trans, on Microw. Theory and Tech., Vol. 57, № 7, July 2009. - P. 16941699. 5. Soora S. Integrated bandpass/bandstop coupled line filter. Pat. США № 7,573,355 H01P 1/20. Заявл. 16.01.2007, Опубл. 11.08.2009 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Мікросмужковий фільтр з щілинними резонаторами, що має діелектричну підкладку, з одного боку якої розміщено екрануючий металевий шар, а з другого - ступінчасту мікросмужкову лінію, яка складається з послідовно з'єднаних відрізків лінії з різним характеристичним опором (різної ширини смужки), розташованих симетрично відносно центру фільтра, який відрізняється тим, що в нього введено щілинні резонатори у вигляді відрізків щілинної лінії, виконані у екрануючому металевому шарі і розташовані симетрично осі фільтра з обох боків фільтра, ці щілинні резонатори з кожного боку фільтра налаштовані на різні частоти, які лежать зверху смуги пропускання фільтра. 2 UA 80302 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3