Перестроюваний смуговий фільтр

Реферат: UA 90713 U UA 90713 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до техніки надвисоких частот і може бути використана в частотно-селективних пристроях. Відомий перестроюваний смуговий фільтр, який містить електромагнітно зв'язані між собою П-подібні резонатори з відрізків ліній передачі, між розімкнутими кінцями яких включені змінні конденсатори [1]. Відомий перестроюваний смуговий фільтр має недостатню діапазонність. Найбільш близьким по технічній суті корисної моделі є смуговий фільтр, що перестроюється, який містить електромагнітно зв'язані між собою П-подібні резонатори з відрізків східчастих ліній передачі, між розімкнутими кінцями яких включено змінні конденсатори, а ділянки резонаторів, прилягаючі до розімкнутих кінців, виконано з більш високим хвильовим опором, ніж в середній їх частині [2 Патент України № 53878]. Задача корисної моделі - збільшення діапазонності. Поставлена задача вирішується тим, що в перестроюваному смуговому фільтрі, що містить електромагнітно зв'язані між собою П-подібні резонатори з відрізків східчастих ліній передачі, між розімкнутими кінцями яких включено змінні конденсатори, а ділянки резонаторів, прилягаючі до розімкнутих кінців, виконано з більш високим хвильовим опором, ніж в середній їх частині, згідно з корисною моделлю електрична довжина кожного з двох високоомних ділянок Пподібного резонатора дорівнює половині електричної довжини середньої, більш низькоомної ділянки П-подібного резонатора. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено конструкцію перестроюваного смугового фільтра. Фільтр містить електромагнітно зв'язані між собою П-подібні резонатори з відрізків ліній передачі 1, між розімкнутими кінцями яких включено змінні конденсатори 2. Ділянки резонаторів 3, прилягаючі до розімкнутих кінців, виконано з більш високим хвильовим опором, ніж в середній їх частині 4. Вхідна і вихідна лінії 5 служать для підведення і зняття високочастотного сигналу. Перестроюваний смуговий фільтр працює наступним чином. Високочастотний сигнал в смузі пропускання проходить через електромагнітно зв'язані між собою П-подібні східчасті резонатори з відрізків ліній передачі 1, а в смузі загородження відбивається від них. Зміна ємності С змінних конденсаторів 2 приводить до зміни центральної частоти 0 смуги пропускання фільтра. При збільшенні C центральна частота смуги пропускання знижується. Діапазонність фільтра характеризується такими показниками, як коефіцієнт перекриття по частоті K  0 макс / 0 мін і коефіцієнт перекриття по ємності   С макс / С мін . При заданому значенні коефіцієнта К підвищення діапазонності фільтрів досягається зменшенням коефіцієнта  і навпаки. Центральна частота смуги пропускання фільтра визначається резонансною частотою резонатора 0 , яка може бути знайдена з рівняння резонансу 0 С Х(0 )  1  0 , (1) де X() - функція реактивного опору резонатора. 40 Ця функція залежить від резонатора, при зміні резонатора змінюється і функція X() . Якщо задана частотна смуга перестройки 0 мін  0  K 0 мін , то з рівняння резонансу (1) можна визначити перекриття по ємності   K X(K 0 мін ) / Х(0 мін ) 45 . (2) Вираз (2) свідчить про те, що діапазонність залежить від характеру зміни функції реактивного опору резонатора Х() в смузі перестройки. Введемо позначення:  - електрична довжина всього резонатора; q - електрична довжина високоомного відрізка резонатора 3; q - безрозмірна величина, 0  q  1/ 2 ; (1/ 2  q) - половина електричної довжини низькоомного відрізка резонатора 4; Z 0 - хвильовий опір низькоомного 50 відрізка; m Z0 - хвильовий опір високоомного відрізка, m  1 . Якщо q  0 чи q  1/ 2 , то Пподібний резонатор перестає бути східчастим, його хвильовий опір стає постійним вздовж всієї його довжини. При q  1/ 4 електрична довжина високоомного відрізка дорівнює половині електричної довжини низькоомного відрізка. 1 UA 90713 U При прийнятих позначеннях функція реактивного опору резонатора по патенту № 53878 визначається виразом X()  2Z 0 5       tg 1  q    m  tg( q) 2 tg( q) 1  tg 1  q    2 m . (3) Більш зручно аналізувати показник діапазонності  (2), якщо в цьому виразі перейти від резонансних частот до електричних довжин. В результаті одержимо   KX(K 0 мін / Х(0 мін ) . (4) Користуючись виразами (3), (4), визначимо перекриття по ємності  для смуги перестройки, що дорівнює октаві К  2 , при різних параметрах резонатора m і q . Для визначеності оберемо m  2 і m  3 . Розглянемо три випадки перестройки резонатора в області різних електричних 10       довжин: 1  60    120 ; 2  70    140 ; 3  80    160 . Нижче, в таблицях приведено значення  для цих випадків.   Випадок 1. мін  60 , макс  120 , m2 q  0 6,0 0,1 5,32 0,2 5,02 q  0 6,0 0,1 5,14 0,25 4,98 0,2 4,77 0,3 5,02 0,4 5,32 0,5 6,0 0,25 4,73 0,3 4,77 0,4 5,14 0,5 6,0 0,25 5,59 0,3 5,66 0,4 6,28 0,5 7,85 0,25 5,13 0,3 5,21 0,4 5,90 0,5 7,85 0,25 6,64 0,3 6,80 0,4 8,27 0,5 13,52 0,25 5,76 0,3 5,91 0,4 7,37 0,5 13,52 m3 15   Випадок 2. мін  70 , макс  140 , m2 q  0 7,85 0,1 6,28 0,2 5,66 q  0 7,85 0,1 5,90 0,2 5,21 m3   Випадок 3. мін  80 , макс  160 , 20 m2 q  0 13,52 0,1 8,27 0,2 6,80 q  0 13,52 0,1 7,37 0,2 5,91 m3 25 30 Аналіз на основі виразів (3), (4) показує, що при різних діапазонах зміни електричної довжини резонаторів  і при різних значеннях параметра m максимальна діапазонність (мінімум  ) досягається при значенні q  1/ 4 , тобто, якщо електрична довжина кожного з двох високоомних ділянок П-подібного резонатора дорівнює половині електричної довжини середньої, більш низькоомної, ділянки П-подібного резонатора. Джерела інформації: 1. Liang X., Zhu Y. "Hairpin Microstrip Line Electrically Tunable Filters", US Patent, H01 P1/203, No. 6717491, Apr.6, 2004. 2. Захаров O.B., Ільченко М.Ю., Карнаух В.Я., Пінчук Л.С. Патент України на корисну модель № 53878 "Смуговий фільтр, що перестроюється", Бюл. № 20, 2010. 2 UA 90713 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Перестроюваний смуговий фільтр, що містить електромагнітно зв'язані між собою П-подібні резонатори з відрізків східчастих ліній передачі, між розімкнутими кінцями яких включено змінні конденсатори, а ділянки резонаторів, прилягаючі до розімкнутих кінців, виконано з більш високим хвильовим опором, ніж у середній їх частині, який відрізняється тим, що електрична довжина кожного з двох високоомних ділянок П-подібного резонатора дорівнює половині електричної довжини середньої, більш низькоомної, ділянки П-подібного резонатора. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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