Мікросмужковий фільтр зі щілинними резонаторами

Реферат: UA 99638 U UA 99638 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить 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. Відомо конструкції фільтрів на основі відрізка мікросмужкової лінії з розміщеними у екрануючому шарі щілинними резонаторами, які можуть бути різних розмірів та розташовуватися групами для формування потрібних смуг загородження та пропускання сигналів з різними частотами [1-3]. Недоліком цих конструкцій є необхідність виконання щілинних резонаторів різних розмірів та оптимізації їх взаємного положення, що збільшує розмір фільтра та подовжує час проектування фільтра. Відомі рішення, у яких для побудови мікросмужкових фільтрів зі щілинними резонаторами використовують щілинні резонатори з формами, які відрізняються від форми прямокутного тонкого отвору у екрануючому шарі мікросмужкової лінії [4, 5]. Це дозволяє впливати на амплітудно-частотні характеристики таких фільтрів, формуючи смуги пропускання та загасання та підвищуючи втрати сигналу у смузі загасання при малих втратах у смузі пропускання [1, 4, 5]. Серед форм резонаторів є і резонатори Н-подібної формі, у яких зв'язок між мікросмужковою лінією та резонатором (їх пересічення) відбувається центрі симетрії Н резонатора, коли мікросмужкова лінія та центральна щілина резонатора складають прямий кут [1, 4]. Такі рішення дозволяють, наприклад, сформувати дві відносно вузькі смуги загородження, але з великим коефіцієнтом згасання [4], або розширити смугу загородження, але у комбінації з іншими змінами розмірів мікросмужкової лінії та отворів у екрануючому шарі [5]. Застосування Н щілинних резонаторів у антенах зустрічається частіше, але вони там виконують інші функції [6]. Найбільш близьким технічним рішенням є пристрій, описаний у [1], який містить діелектричну підкладку, з одного боку якої нанесено екрануючий шар зі щілинними резонаторами, а на другому виконано регулярну мікросмужкову лінію. Таке рішення має переваги у тому, що може використовуватися як фільтр нижніх частот, режекторного фільтра та фільтра гармонік; його розрахунок та виготовлення відносно прості. Недоліками цього рішення є необхідність робити резонатори різного розміру та збільшувати їх кількість, якщо треба розширити смугу згасання та збільшити рівень втрат в ній. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою з більшою смугою згасання частот, ніж у прототипі. Поставлена задача вирішується тим, що в мікросмужковий фільтр з щілинними резонаторами, що має діелектричну підкладку, з одного боку якої розміщено регулярну мікросмужкову лінію, а з другого розміщено екрануючий металевий шар, в якому виконані щілинні резонатори у вигляді двох відрізків щілинної лінії, розміщених перпендикулярно мікросмужковій лінії, згідно з корисною моделлю, введено третій відрізок щілинної лінії, який з'єднує близько до центрів два перших відрізки щілинної лінії і проходить паралельно мікросмужковій лінії. На фіг. 1 показано схему 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 3. В металевому екрані виконано щілинний резонатор складної форми 4, частини якого позначені окремо: перший щілинний резонатор 4а, другий щілинний резонатор 4b і щілинна лінія, що зв'язує перший і другий резонатори - 4с. Для нормального функціонування резонатора 4 при розміщенні підкладки 1 на основі 5 його розташовано над порожниною 6, яка виконуються у основі 5. Можливо і інше виконання порожнини, наприклад, підкладка 1 може бути у підвішеному стані. Пристрій працює таким чином: високочастотний сигнал подається на вхідну лінію фільтра 3 та надходить у точку електромагнітної взаємодії мікросмужкової лінії 3 та першої щілинної лінії складного резонатора 4а - точку перетину мікросмужкової та перпендикулярної щілинної лінії. У цій точці у першому щілинному резонаторі 4а збуджується електромагнітне поле, яке також починає розповсюджуватися у щілинній лінії 4с, що з'єднує два щілинні резонатори 4а і 4b, які перпендикулярні мікросмужковій лінії. Внаслідок різної фазової швидкості електромагнітних хвиль у мікросмужковій та щілинній лініях другий щілинний резонатор 4b збуджується з боку щілинної лінії 4с в іншій фазі, ніж через електромагнітний зв'язок зі сторони мікросмужкової лінії 3. Це еквівалентно зсуву резонансної частоти другого резонатора 4b. Цей процес є 1 UA 99638 U 5 10 15 20 25 30 справедливим і для резонатора 4а. Така взаємодія щілинного резонатора 4 з мікросмужковою лінією 3 призводить по появи двох резонансних частот у смузі загородження на відміну від щілинних резонаторів у формі П та Н з перпендикулярним розташуванням центральної частини (4с на фіг. 1) до мікросмужкової лінії, з якими можна отримати дві смуги загородження [1]. Це призводить до розширення смуги загородження (згасання) частоти у пристрої за корисною моделлю у порівнянні з прототипом. 2 Моделювання фільтра по схемі фіг. 1 з розмірами Н резонатора 25 на 13,2 мм з шириною щілинних резонаторів 2.6 мм і шириною лінії, що їх з'єднує 0,6 мм на підкладці з є = 10 товщиною 0,6 мм показало, що він має ширшу смугу загасання сигналу, ніж прототип (фіг. 3). Іншою корисною властивістю є більш рівномірний хід параметрів фільтра від частоти, що сприятиме інтеграції цього пристрою у більш складні прилади. Таким чином, запропонований фільтр може бути використано у радіоелектронній апаратурі мікрохвильового діапазону різного призначення. Джерела інформації: 1. Рассохина Ю.В., Крыжановский В.Г. Планарные полосково-щелевые резонансные структуры с прямоугольными координатными границами. Методы анализа. Донецк: Апекс, 2010г. - 168 с. (прототип, с. 107) 2. Рассохіна Ю.В., Крижановський В.Г. Мікросмужковий фільтр з щілинними резонаторами. Патент України на корисну модель № 80302. Заявка від 09.11.2012, Видано 27.05.2013. Бюл. № 10 3. 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. 4. Рассохина Ю.В., Крыжановский В.Е. Анализ периодических структур на базе П-и Нобразных щелевых резонаторов в заземляющем слое полосковой линии передачи //"Радиофизика и электроника" (ИРЭ НАНУ. Харьков). - 2010. - Т. 15. № 4. - с. 16-22. 5. Naser-Moghadasi М., Sadeghzadeh R.A., YazdaniFard S., Virdee B. S. Microstrip Low-Pass Filters by Using DGS with Folded T-Shaped Arms //Advanced Computational Techniques in Electromagnetics. Vol. 2012. Year 2012. Article ID acte-00122, 5 P. Available online at www.ispacs.com/acte 6. Chang T.-H., Kiang J.-F. Compact Multi-Band H-Shaped Slot Antenna //IEEE Trans, on Antennas and Propagation. Vol. 61, No. 8. August 2013 P. 4345-4349 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Мікросмужковий фільтр зі щілинними резонаторами, що має діелектричну підкладку, з одного боку якої розміщено регулярну мікросмужкову лінію, а з другого розміщено екрануючий металевий шар, в якому виконані щілинні резонатори у вигляді двох відрізків щілинної лінії, розміщених перпендикулярно мікросмужковій лінії, який відрізняється тим, що в нього введено третій відрізок щілинної лінії, який з'єднує близько до центрів два перших відрізки щілинної лінії і проходить паралельно мікросмужковій лінії. 2 UA 99638 U 3 UA 99638 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4