Мікросмужковий фільтр

Реферат: UA 97166 U UA 97166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до техніки надвисоких частот і може бути використана в частотно-селективних пристроях. Відомий мікросмужковий фільтр, який містить розімкнені на обох кінцях мікросмужкові резонатори, розташовані паралельно один одному зі зміщенням в половину їх довжини [1]. Недоліком такого фільтра є великий подовжній розмір. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі по технічному рішенню є мікросмужковий фільтр, який містить розімкнені на обох кінцях мікросмужкові резонатори, розташовані паралельно один одному та без взаємного зсуву [2]. Відомий мікросмужковий фільтр має зменшений подовжній розмір, але його недоліками є великий поперечний розмір та несиметрична амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) внаслідок сильної взаємодії індуктивного характеру між найближчими несуміжними резонаторами, її правий скат більш крутий, ніж лівий. Задача корисної моделі полягає в тому, щоб зменшити поперечний розмір фільтра та зробити симетричною його АЧХ. Поставлена задача вирішується тим, що в мікросмужковому фільтрі, який містить розімкнені на обох кінцях мікросмужкові резонатори, розташовані паралельно один одному та без взаємного зсуву, новим є те, що мікросмужкові резонатори виконані східчастими з вузькою центральною частиною, а між розімкненими кінцями найближчих несуміжних резонаторів підключено додаткові відрізки зв'язку через ємнісні зазори. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фігурі 1 зображена конструкція мікросмужкового фільтра з чотирма резонаторами. Фільтр містить електромагнітно зв'язані між собою розімкнені на обох кінцях мікросмужкові резонатори 1, які виконані східчастими з вузькою центральною частиною та розташовані паралельно один одному без взаємного зсуву. Між розімкненими кінцями найближчих несуміжних резонаторів підключено додаткові відрізки зв'язку 2 через ємнісні зазори 3. Вхідна та вихідна лінії 4 служать для підведення і зняття високочастотного сигналу. Мікросмужковий фільтр працює наступним чином. Електромагнітно зв'язані між собою мікросмужкові резонатори 1 в смузі пропускання фільтра пропускають високочастотний сигнал, а в смузі загородження відбивають цей сигнал. При цьому додаткові відрізки зв'язку 2 і величини ємнісних зазорів 3 дозволяють регулювати електромагнітну взаємодію між найближчими несуміжними резонаторами та впливають на форму АЧХ. Поперечні розміри мікросмужкового фільтра залежать від кількості резонаторів, їх ширини та відстані S між суміжними резонаторами. В свою чергу, відстань S залежить від коефіцієнта електромагнітного зв'язку K між суміжними мікросмужковими резонаторами, який повинен мати місце в певному фільтрі. Залежність між K та S для різних пар мікросмужкових резонаторів відображено графіками на фігурі 2. Криві 1 та 2 відповідають парам східчастих резонаторів з більш вузькою центральною частиною, ці пари відображено на вставці до фігури 2. Причому, крива 1 відображає зв'язок між K та S для неідентичних резонаторів, а крива 2 - для ідентичних. Крива 3 побудована для пари регулярних резонаторів, ширина яких не змінюється вздовж довжини. При побудові цих залежностей використовують резонатори на діелектрику товщиною 1 мм з r  92 . Довжина резонаторів 8 мм, довжина їх вузької частини 3 мм, ширина вузької частини резонаторів - 1 мм, а широкої - 2 мм. Значення K між двома резонаторами підраховуються за формулою [3] K 45 50 55 1  f02 f01     2  f01 f02    2 2 2 2 2   f0 fe   2      f02  f01  , 2   f2 f2   f2 e   0  02 f01  де f01 і f02 - резонансні частоти одиночних резонаторів, fe і f0 - частоти парної та непарної моди коливань. Частоти fe і f0 знаходяться по передаточній характеристиці системи двох зв'язаних резонаторів, моделювання якої здійснюється комп'ютерною програмою. Якщо K  0 , то такий зв'язок називають ємнісним, якщо же K  0 , то індуктивним. Зазначимо, що зв'язок між регулярними резонаторами завжди має тільки індуктивний характер K  0 , причому, чим менше S , тим більше K . У мікросмужкових східчастих резонаторів з вузькою центральною частиною залежність K від S більш складна, K може мати ємнісний характер (K  0) . Від'ємні значення K потребують використання малих зазорів S  0.05...0.3 мм, що суттєво скорочує поперечний розмір фільтрів. Якщо відносна полоса пропускання фільтра складає 3 %, то коефіцієнти зв'язку між суміжними резонаторами повинні задовольняти умові K i, i 1  0.03 , де i - порядковий номер резонатора. Згідно з фіг. 2, зазор між регулярними мікросмужковими резонаторами має бути S  3.5 мм, для 4-резонаторного 1 UA 97166 U 5 10 15 20 25 30 прототипу сумарна відстань між резонаторами 3S  10.5 мм. У запропонованого 4резонаторного фільтра зі східчастими резонаторами, згідно з фіг. 2, сумарна відстань між резонаторами не перевищує 0.5 мм. У даному випадку поперечні розміри фільтра зменшено більше ніж на 10 мм. Залежності на фіг. 2 свідчать про те, що взаємодія всіх пар резонаторів на великих відстанях S носить індуктивний характер. Для компенсації негативної взаємодії індуктивного характеру між найближчими несуміжними резонаторами використовуються додаткові відрізки зв'язку, які підключаються до розімкнених кінців цих резонаторів через ємнісні зазори. Це призводить до додаткового зв'язку ємнісного характеру між найближчими несуміжними резонаторами, який компенсує існуючий паразитний зв'язок індуктивного характеру. В результаті зазначеної компенсації АЧХ фільтра стає симетричною. На фіг. 3 приведено виміряні АЧХ виготовлених зразків запропонованих мікросмужкових фільтрів. Фільтри виготовлено на керамічній пластині з r  92 , товщина якої 1 мм. На фіг. 3а зображено АЧХ 3-резонарного мікросмужкового фільтра, розміри якого 9.6 × 8x1 мм. На фіг. 3б показано АЧХ 4-резонарного мікросмужкового фільтра, розміри якого 12 × 9.6 × 1 мм. Джерела інформації: 1. Матей Г.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. М.: Связь, Т.1,1971, рис.8.09.3 а. 2. Аристархов Г.М. и др. Микрополосковый фильтр решетчатого типа на основе многопроводной системы связанных линий с неравными фазовыми скоростями. - Электронная техника. Сер. 10. Микроэлектронные устройства, вып. 1(37), 1983, с.24. nd 3. 1. Hong J.-S. Microstrip Filters for RF/Microwave Application, 2 Edition. N.Y.: Wily, 2011, p.215. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Мікросмужковий фільтр, який містить розімкнені на обох кінцях мікросмужкові резонатори, розташовані паралельно один одному та без взаємного зсуву, який відрізняється тим, що мікросмужкові резонатори виконані східчастими з вузькою центральною частиною, а між розімкненими кінцями найближчих несуміжних резонаторів підключені додаткові відрізки зв'язку через ємнісні зазори. 2 UA 97166 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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