RU2065232C1 - Band-pass tuneable filter - Google Patents

Band-pass tuneable filter Download PDF

Info

Publication number
RU2065232C1
RU2065232C1 SU4913916A RU2065232C1 RU 2065232 C1 RU2065232 C1 RU 2065232C1 SU 4913916 A SU4913916 A SU 4913916A RU 2065232 C1 RU2065232 C1 RU 2065232C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
capacitors
quasi
focused
inductance
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.С. Осипов
Original Assignee
Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт filed Critical Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт
Priority to SU4913916 priority Critical patent/RU2065232C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2065232C1 publication Critical patent/RU2065232C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: satellite television receivers, heterodyne and other SHF receivers with electrically tuneable service frequency band. SUBSTANCE: the device uses a resonant circuit with a quasilumped inductance and two L-section series-parallel chains of two capacitors. The point of connection of capacitors of one of the chains is connected to the first lead of the quasilumped inductance. The first lead of the additional quasilumped inductance is connected is connected to the point of connection of capacitors of the second chain, and the varactor diode is series- connected between the second leads of the quasilumped inductances. EFFECT: improved design. 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот, в частности, к частотным фильтрам СВЧ с перестраиваемой центральной частотой полосы пропускания и может быть использовано в приемниках СВЧ с электрически перестраиваемой рабочей полосой частот входных сигналов, например, в приемниках спутникового телевидения, в перестраиваемых гетеродинах, синтезаторах частот и т.п. The present invention relates to the field of microwave technology, in particular, to microwave frequency filters with a tunable central frequency bandwidth and can be used in microwave receivers with an electrically tunable working frequency band of input signals, for example, in satellite television receivers, tunable local oscillators, synthesizers frequencies, etc.

Известны полосковые (микрополосковые) электрически перестраиваемые фильтры (ПФ) СВЧ диапазона. Такой фильтр состоит из полуволновых полосковых резонаторов с четвертьволновыми секциями электромагнитной связи между ними. Разомкнутые концы каждого резонатора через варакторный диод (варактор) замкнуты на заземленный проводник микрополосковой линии (МПЛ). К середине полоска каждого резонатора посредством навесного проводника подключен источник управляющего постоянного напряжения смещения варактора. Регулируя это напряжение, изменяют концевые емкости резонаторов, что приводит к изменению резонансной частоты резонаторов и смещению полосы пропускания фильтра (см. патент США N 4757287, опубл. 12.07.88, НКИ 333-205). Known strip (microstrip) electrically tunable filters (PF) microwave range. Such a filter consists of half-wave strip resonators with quarter-wave sections of electromagnetic coupling between them. The open ends of each resonator through a varactor diode (varactor) are closed to the grounded conductor of the microstrip line (MPL). To the middle of the strip of each resonator, by means of a hinged conductor, a source of control constant voltage of bias voltage is connected. By adjusting this voltage, the end capacitances of the resonators are changed, which leads to a change in the resonant frequency of the resonators and a shift in the passband of the filter (see US patent N 4757287, publ. 12.07.88, NKI 333-205).

Недостатком этого фильтра является то, что он имеет недостаточно широкий диапазон перестройки, а также то, что для осуществления фильтра требуется большое количество управляемых варакторов, равное 2N+2, где N количество резонаторов. Кроме того, диоды нуждаются в контакте с заземленным (экранным) проводником полосковой линии, для чего в диэлектрической подложке МПЛ необходимо сделать 2N+2 отверстия, что удорожает стоимость фильтра. Сложны по конструкции элементы заземления диодов. Из-за большого числа диодов и естественного разброса их параметров настройка ПФ очень трудоемка. Следует отметить и большие габариты фильтра, особенно в диапазоне метровых-дециметровых длин волн. The disadvantage of this filter is that it does not have a wide enough tuning range, and also that a large number of controlled varactors, equal to 2N + 2, where N is the number of resonators, is required for the implementation of the filter. In addition, diodes need contact with a grounded (screen) conductor of the strip line, for which it is necessary to make 2N + 2 holes in the dielectric substrate of the MPL, which increases the cost of the filter. The earthing elements of the diodes are complex in design. Due to the large number of diodes and the natural spread of their parameters, the PF setup is very laborious. It should be noted and the large dimensions of the filter, especially in the range of meter-decimeter wavelengths.

Наиболее близким к предложенному ПФ является фильтр, описанный в патенте США N 2,892,163 МКИ: H01P 1/203, опубл. в 1959 г, который принят за прототип. Этот фильтр содержит резонансный контур (резонатор), состоящий из квазисосредоточенной индуктивности и двух Г-образных последовательно-параллельных цепочек из двух конденсаторов каждая. Точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности, а точка соединения конденсаторов второй цепочки подключена ко второму выводу квазисосредоточенной индуктивности. Одинаковые параллельные конденсаторы (С2) и одинаковые последовательные конденсаторы (С1) Г-образных цепочек связаны с центральной частотой fo полосы пропускания фильтра соотношениями: C1 A(fo) и С2 В(fo), где А и В - сложные нелинейные функции от fo, ширины полосы пропускания, характеристического сопротивления и др. параметров фильтра. Таким образом, для перестройки центральной частоты фильтра fo нужно перестраивать емкости конденсаторов С1 и С2, причем емкость каждого нужно изменять в соответствии со сложной функциональной зависимостью от fo A(fo) или В(fo). Closest to the proposed PF is the filter described in US patent N 2,892,163 MKI: H01P 1/203, publ. in 1959, which is taken as a prototype. This filter contains a resonant circuit (resonator), consisting of a quasi-focused inductance and two L-shaped series-parallel chains of two capacitors each. The connection point of the capacitors of one of the chains is connected to the first terminal of the quasi-focused inductance, and the connection point of the capacitors of the second chain is connected to the second terminal of the quasi-focused inductance. The same parallel capacitors (C2) and identical series capacitors (C1) of L-shaped chains are connected to the central frequency fo of the filter passband by the relations: C1 A (fo) and C2 B (fo), where A and B are complex nonlinear functions of fo, bandwidth, characteristic resistance, and other filter parameters. Thus, to tune the central frequency of the filter fo, it is necessary to rebuild the capacitors C1 and C2, and the capacitance of each must be changed in accordance with the complex functional dependence on fo A (fo) or B (fo).

Недостатками прототипа являются:
практическая невозможность создания удовлетворительной конструкции перестраиваемого фильтра СВЧ, т.к. для каждого резонатора требуется 4 электрически управляемых диода (варактора), попарно идентичных по своим параметрам, управляемых сложными схемами;
ограниченный диапазон перестройки из-за большой нелинейности коэффициентов А и В в формулах для С1 и С2;
большие габариты, связанные с большим числом варакторов и цепей управления, особенно в многорезонаторных фильтрах.
The disadvantages of the prototype are:
the practical impossibility of creating a satisfactory design tunable microwave filter, because for each resonator, 4 electrically controlled diodes (varactors) are required, pairwise identical in their parameters, controlled by complex circuits;
limited tuning range due to the large nonlinearity of the coefficients A and B in the formulas for C1 and C2;
large dimensions associated with a large number of varactors and control circuits, especially in multi-cavity filters.

Изобретение решает задачу расширения диапазона перестройки рабочей полосы пропускания СВЧ фильтра. The invention solves the problem of expanding the tuning range of the working bandwidth of the microwave filter.

В качестве технического результата, достигаемого при использовании предлагаемого изобретения, можно рассматривать расширение диапазона перестройки при минимальном количестве перестраиваемых элементов (варакторных диодов). As a technical result achieved using the present invention, we can consider expanding the tuning range with a minimum number of tunable elements (varactor diodes).

Дополнительным техническим результатом является уменьшение габаритов и массы, упрощение конструкции и эксплуатации. An additional technical result is a reduction in size and weight, simplification of design and operation.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом полосовом перестраиваемом фильтре СВЧ, содержащем резонансный контур с квазисосредоточенной индуктивностью и двумя Г-образными последовательно-параллельными цепочками из двух конденсаторов каждая, где точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности, введены варакторный диод с цепью управления и дополнительная квазисосредоточенная индуктивность, первый вывод которой подключен к точке соединения конденсаторов второй цепочки, а варакторный диод включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей. To achieve the indicated technical result, in the proposed tunable microwave bandpass filter containing a resonant circuit with a quasi-focused inductance and two L-shaped series-parallel chains of two capacitors each, where the connection point of the capacitors of one of the chains is connected to the first terminal of the quasi-focused inductance, a varactor diode with control circuit and additional quasi-focused inductance, the first output of which is connected to the connection point of the condenser sators of the second chain, and the varactor diode is connected in series between the second terminals of the quasi-focused inductances.

В частном варианте исполнения фильтра цепи управления варактором выполнены в виде сосредоточенных СВЧ дросселей, первые выводы которых служат для подключения к концам квазисосредоточенных индуктивностей, к которым подключены Г-образные цепочки, а вторые выводы служат для подключения к источнику изменяемого напряжения постоянного тока. In a particular embodiment of the filter, the varactor control circuits are made in the form of concentrated microwave chokes, the first leads of which are used to connect to the ends of the quasi-focused inductors, to which the L-shaped chains are connected, and the second leads are used to connect a variable DC voltage source.

Сравнение заявленного фильтра с прототипом показывает, что он отличается введением в резонансный контур фильтра варакторного диода с цепью управления и квазисосредоточенной индуктивности, а также новыми соединениями, а именно, подключением первого вывода дополнительной квазисосредоточенной индуктивности к точке соединения конденсаторов второй Г-образной последовательно-параллельной цепочки, кроме того отличается местом включения варакторного диода последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей. A comparison of the claimed filter with the prototype shows that it differs by introducing a varactor diode into the resonant circuit of the filter with a control circuit and a quasi-focused inductance, as well as new connections, namely, by connecting the first output of an additional quasi-focused inductance to the connection point of the capacitors of the second L-shaped series-parallel circuit In addition, it differs in the place of inclusion of the varactor diode in series between the second terminals of the quasi-focused inductances.

В результате вышеописанного выполнения фильтра регулируемая емкость варактора включена в середине звена (контура) фильтра. Примыкающие к этой регулируемой емкости квазисосредоточенные индуктивности СВЧ выполнены в виде отрезков высокоомной полосковой линии, волновое сопротивление которой Z1 больше сопротивления нагрузки фильтра Zо, равного волновому сопротивлению тракта СВЧ. Поэтому при изменении емкости варакторного диода от 0 до Сmax приращение электрической длины отрезка полосковой линии передачи становится максимально возможным по сравнению с другими местами включения варактора в резонансный контур ПФ, а следовательно, возрастает широкодиапазонность (эффективность) перестройки. As a result of the above-described filter implementation, an adjustable varactor capacitance is included in the middle of the filter link (circuit). The quasi-focused microwave inductances adjacent to this adjustable capacitance are made in the form of segments of a high-resistance strip line, the wave resistance of which Z1 is greater than the filter load resistance Zo, which is equal to the wave resistance of the microwave path. Therefore, when the capacitance of the varactor diode changes from 0 to Сmax, the increment of the electric length of the strip of the transmission line becomes the maximum possible compared to other places where the varactor is included in the resonant circuit of the PF, and therefore, the wide-range (efficiency) of the tuning increases.

Вышеприведенное обоснование подтверждает новизну причинно-следственной связи между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом. The above justification confirms the novelty of the causal relationship between the hallmarks and the achieved technical result.

Изобретение поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 Принципиальная схема однозвенного перестраиваемого фильтра СВЧ.
The invention is illustrated by drawings, where:
FIG. 1 Schematic diagram of a single-link tunable microwave filter.

Фиг. 2 Конструктивное осуществление ПФ в микрополосковом исполнении с сосредоточенными LC-параметрами. FIG. 2 Constructive implementation of PF in microstrip design with concentrated LC-parameters.

Фиг. 3 Конструктивное осуществление ПФ с квазисосредоточенными LC-параметрами. FIG. 3 Constructive implementation of PF with quasi-focused LC-parameters.

Фиг. 4 Принципиальная схема полузвена ПФ в режиме к.з. FIG. 4 Schematic diagram of the half-link PF in short-circuit mode

Фиг. 5 Схематическое изображение топологии ПФ с квазисосредоточенными параметрами. FIG. 5 Schematic representation of the PF topology with quasi-focused parameters.

Фиг. 6 Конструктивное осуществление двухзвенного гибридно-интегрального ПФ дециметрового диапазона. FIG. 6 Constructive implementation of a two-link hybrid-integral PF decimeter range.

Фиг. 7 Экспериментальные АЧХ двухзвенного предлагаемого ПФ. FIG. 7 Experimental frequency response of the two-link proposed PF.

Предлагаемый перестраиваемый фильтр ПФ содержит резонансный контур, состоящий из квазисосредоточенной индуктивности 1, дополнительной квазисосредоточенной индуктивности 2 и двух Г-образных последовательно-параллельных цепочек из двух конденсаторов каждая, первая цепочка содержит соединенные между собой последовательно включенный конденсатор 3 и параллельно включенный конденсатор 4, вторая цепочка - соответственно конденсаторы 5 и 6, точка соединения конденсаторов 3 и 4 подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности 1, точка соединения конденсаторов 5 и 6 к первому выводу дополнительной квазисосредоточенной индуктивности 2, свободная обкладка конденсатора 3 является входной клеммой фильтра, свободная обкладка конденсатора 5 является выходной клеммой фильтра, свободные обкладки конденсаторов 4 и 6 подключены к общей заземленной шине, варакторный диод 7 включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей 1 и 2. К общей точке соединения конденсаторов 3,4 с квазисосредоточенной индуктивностью 1 подключен одним концом сосредоточенный СВЧ дроссель 8, другой конец которого заземлен, т.е. подключен к заземленной шине источника постоянного напряжения 9, к общей точке соединения конденсаторов 5,6 с дополнительной квазисосредоточенной индуктивностью 2 подключен второй сосредоточенный СВЧ дроссель 10, другой конец дросселя 10 соединен с клеммой + источника 9 и с конденсатором 11, который выполняет функцию блокировки. The proposed tunable filter PF contains a resonant circuit consisting of a quasi-focused inductance 1, an additional quasi-focused inductance 2 and two L-shaped series-parallel chains of two capacitors each, the first chain contains a series-connected capacitor 3 and a parallel-connected capacitor 4, the second chain - respectively, capacitors 5 and 6, the connection point of capacitors 3 and 4 is connected to the first output of the quasi-focused inductance 1, the connection point of capacitors 5 and 6 to the first output of the additional quasi-focused inductance 2, the free capacitor plate 3 is the input terminal of the filter, the free capacitor plate 5 is the output terminal of the filter, the free capacitor plates 4 and 6 are connected to a common ground bus, the varactor diode 7 is connected in series between the second conclusions of the quasi-focused inductors 1 and 2. To the common point of the connection of the capacitors 3,4 with the quasi-focused inductance 1 is connected at one end to the turned microwave choke 8, the other end of which is grounded, i.e. connected to the grounded bus of the DC voltage source 9, to the common connection point of the capacitors 5.6 with an additional quasi-focused inductance 2, a second concentrated microwave choke 10 is connected, the other end of the choke 10 is connected to the + terminal of the source 9 and to the capacitor 11, which performs the blocking function.

Дроссели 8 и 10 с источником 9 являются цепями управления смещением варактора 7. Напряжение источника 9 может регулироваться для обеспечения изменения емкости варактора. Конденсаторы 3,5, входящие в состав резонансного контура, одновремено являются цепями связи фильтра с внешними цепями (трактом СВЧ). Inductors 8 and 10 with source 9 are the varactor bias control circuits 7. The voltage of the source 9 can be adjusted to provide a change in the varactor capacitance. Capacitors 3,5, which are part of the resonant circuit, are simultaneously the communication circuits of the filter with external circuits (microwave path).

Вышеприведенное описание относится к однозвенному (однорезонаторному) фильтру. Многозвенный фильтр может содержать два и более каскадно включенных звеньев. The above description relates to a single link (single resonator) filter. A multi-link filter may contain two or more cascaded links.

Варианты конструктивного осуществления ПФ приведены на Фг. 2,3,6. Variants of the constructive implementation of the PF are given in Fg. 2,3,6.

ПФ на чертеже Фиг. 2 содержит вышеуказанные элементы в следующем виде: квазисосредоточенные индуктивности 1 и 2 выполнены в виде двух планарных микрополосковых катушек прямоугольной спирали, расположенных на подложке МПЛ, конденсаторы 3,4,5,6 реализованы с помощью микроконденсаторов, 7 - бескорпусной варакторный диод, высокочастотные дроссели 8 и 9 выполнены в виде бескаркасных микроиндуктивностей, блокировочный конденсатор 11 в виде микроконденсатора. Эта конструкция удобна для применения в метровом и длинноволновом участке дециметрового диапазона СВЧ. PF in the drawing FIG. 2 contains the above elements in the following form: quasi-focused inductances 1 and 2 are made in the form of two planar rectangular microstrip coils of a rectangular helix located on the MPL substrate, capacitors 3,4,5,6 are implemented using microcapacitors, 7 - a frameless varactor diode, high-frequency chokes 8 and 9 are made in the form of frameless microinductances, a blocking capacitor 11 in the form of a microcapacitor. This design is convenient for use in the meter and long-wave section of the microwave decimeter range.

Фрагмент другого варианта ПФ на МПЛ с планарной полосковой структурой, навесными варакторным диодом 7 и дросселями 8 и 10 показан на Фиг. 3. Здесь емкость конденсатора 3 (5) реализована в разрыве полосковых проводников; емкость конденсатора 4 (6) между прямоугольной площадкой на схемной стороне диэлектрической подложки и заземленным, экранным проводником МПЛ; квазисосредоточенные индуктивности 1 и 2 в виде высокоомной МПЛ "меандрового" типа. Эта конструкция ПФ удобна для применения в дециметровом и сантиметровом диапазонах. В сантиметровом диапазоне "меандровая" линия может выродиться в короткий отрезок МПЛ с высоким волновым сопротивлением Z1 (Z1> Zо), где Zо сопротивление нагрузок фильтра, равное волновому сопротивлению тракта СВЧ. A fragment of another PF embodiment on an MPL with a planar strip structure, mounted varactor diode 7 and chokes 8 and 10 is shown in FIG. 3. Here, the capacitance of the capacitor 3 (5) is implemented in the gap of the strip conductors; capacitor capacitance 4 (6) between a rectangular area on the circuit side of the dielectric substrate and the grounded, shield conductor MPL; quasi-concentrated inductances 1 and 2 in the form of a high-resistance MPL “meander” type. This design of the PF is convenient for use in the decimeter and centimeter ranges. In the centimeter range, the meander line can degenerate into a short MPL segment with a high wave impedance Z1 (Z1> Zо), where Zо is the filter load resistance equal to the wave impedance of the microwave path.

Предлагаемый ПФ работает следующим образом. При подаче на варактор 7 через цепи управления 8, 10 напряжения U1=0В емкость варактора 7 оказывается максимальной и резонансная частота fo звена фильтра Фиг. 1 будет минимальной. Увеличение управляющего напряжения U до максимально допустимого для данного типа варактора U2=Umax уменьшает емкость варактора до минимального его значения и, соответственно, возрастает резонансная частота звена ПФ до fo max. При подаче на вход ПФ (клеммы 12,13) СВЧ сигнала с частотой foi, совпадающей со значением резонансной частоты ПФ, СВЧ сигнал без ослабления поступает на выход фильтра (клеммы 14,15). Если сигналы СВЧ имеют частоту, отличную от текущего значения резонансной частоты звена ПФ, то такие сигналы отражаются от входа и на выход фильтра передаются с большим ослаблением. Аналогично фильтр работает на всех частотах в диапазоне перестройки. The proposed PF works as follows. When a voltage U1 = 0V is applied to the varactor 7 through the control circuits 8, 10, the capacitance of the varactor 7 is maximum and the resonance frequency fo of the filter unit FIG. 1 will be minimal. An increase in the control voltage U to the maximum permissible for this type of varactor U2 = Umax reduces the capacitance of the varactor to its minimum value and, accordingly, the resonant frequency of the PF link increases to fo max. When a microwave signal is applied to the PF input (terminals 12,13) with a frequency foi that matches the value of the PF resonant frequency, the microwave signal is fed to the filter output without attenuation (terminals 14,15). If the microwave signals have a frequency different from the current value of the resonant frequency of the PF link, then such signals are reflected from the input and transmitted to the filter output with great attenuation. Similarly, the filter operates at all frequencies in the tuning range.

Вышеописанная схема, состоящая из последовательно-параллельных цепочек конденсаторов, подключенных к первым выводам квазисосредоточенных индуктивностей 1 и 2, между вторыми выводами которых последовательно включена переменная емкость (емкость варакторного диода), работает как однозвенный полосно-пропускающий фильтр. Это вытекает из анализа схемы (Фиг. 1) методом "характеристических параметров". The above-described circuit, consisting of series-parallel chains of capacitors connected to the first terminals of the quasi-focused inductances 1 and 2, between the second terminals of which a variable capacitance (capacitance of a varactor diode) is connected in series, operates as a single-link bandpass filter. This follows from the analysis of the circuit (Fig. 1) by the method of "characteristic parameters".

На резонансной частоте fo в середине СВЧ контура с разомкнутыми концами (в звене фильтра) имеет место узел напряжения резонансного колебания, что эквивалентно короткому замыканию в геометрической середине звена фильтра (Фиг. 1). Т.о. на частоте fo звено предложенного ПФ может быть представлено в виде двух полузвеньев (Фиг. 4,5), симметричных относительно середины звена. На Фиг. 4,5 низкочастотные цепи управления варактором не показаны, т. к. в анализе ПФ не участвуют. At the resonant frequency fo in the middle of the microwave circuit with open ends (in the filter link) there is a voltage resonance oscillation node, which is equivalent to a short circuit in the geometric middle of the filter link (Fig. 1). T.O. at frequency fo, the link of the proposed FS can be represented in the form of two half-links (Fig. 4,5), symmetrical with respect to the middle of the link. In FIG. 4,5 low-frequency varactor control circuits are not shown, because they are not involved in the analysis of PF.

На Фиг. 5 показана топология такого полузвена, в котором индуктивность 1 выполнена в виде короткого отрезка высокоомной (Z1>Zo) полосковой линии и через удвоенную емкость варактора 7 (Сн=2Cваракт.) замкнута на заземленную экранную поверхность. In FIG. Figure 5 shows the topology of such a half-link in which the inductance 1 is made in the form of a short segment of a high-resistance (Z1> Zo) strip line and is closed through a doubled capacitance of the varactor 7 (Sn = 2Cvarakt.) To a grounded screen surface.

При нагрузке отрезка линии передачи, имеющего геометрическую длину lг и волновое сопротивление Zi, емкостью Сн эквивалентная электрическая длина liэ отрезка линии возрастает на величину Δli,, т.е. liэ=lг+Δli.. Связь между электрическим удлинением li и параметрами Сн, Zi, fo определяется из соотношения (1)
2π•fo•Zi•Cн=tg•(2πΔli/λo). (1)
При условии Δli/≪ 1, Δli определяется из соотношения (2)

Figure 00000002

где с скорость света. Из (2) видно, что при заданном значении Сн удлинение Δli тем больше, чем выше значение Zi. В предложенном фильтре регулируемая емкость варакторный диод включена в середину звена (контура) фильтра. Примыкающие к этой регулируемой емкости квазисосредоточенные индуктивности СВЧ выполнены в виде отрезков высокоомной (Zi>Zo) полосковой линии. В результате при изменении емкости варактора от 0 до Cmax диапазон изменения Δli становится максимально возможным по сравнению с любыми другими известными способами включения варакторов в звено ПФ. При этом максимально возможно изменяется liэ отрезка, и, соответственно, достигается максимальный диапазон перестройки fo фильтра.When a section of a transmission line having a geometric length lg and wave impedance Zi is loaded with a capacitance Cn, the equivalent electric length li of a line segment increases by Δli ,, i.e. lie = lg + Δli .. The relationship between the electric extension li and the parameters Cn, Zi, fo is determined from the relation (1)
2π • fo • Zi • Cn = tg • (2πΔli / λ o ). (one)
Under the condition Δli / ≪ 1, Δli is determined from relation (2)
Figure 00000002

where with the speed of light. It can be seen from (2) that, for a given value of Sn, the elongation Δli is greater, the higher the value of Zi. In the proposed filter, an adjustable capacitance of a varactor diode is included in the middle of the filter link (circuit). The quasi-focused microwave inductances adjacent to this adjustable capacitance are made in the form of segments of a high-resistance (Zi> Zo) strip line. As a result, when the varactor capacitance changes from 0 to Cmax, the range of Δli changes becomes maximally possible in comparison with any other known methods for including varactors in the PF link. In this case, the lie of the segment changes as much as possible, and, accordingly, the maximum range of tuning of the fo filter is achieved.

Т. о. перестройка частоты fo с помощью варактора в предложенном фильтре производится более эффективно, чем в прототипе и аналоге, в которых, к тому же, используется большее число варакторов, подключенных к оконечным элементам резонатора. T. about. frequency tuning of fo using a varactor in the proposed filter is performed more efficiently than in the prototype and analogue, in which, moreover, a larger number of varactors connected to the end elements of the resonator are used.

ПФ с идеальными сосредоточенными LC-параметрами не имеет ложных полос пропускания. Однако поскольку у конструктивных вариантов ПФ (см. Фиг. 2,3) квазисосредоточенные LC-параметры осуществлены в виде коротких отрезков линии с высоким (квазисосредоточенная индуктивность) и низким (квазисосредоточенная параллельная емкость) волновым сопротивлением, то могут появиться ложные полосы. Но они расположены на частотах более высоких, чем ложные полосы прототипа и существенно более высоких, чем у аналога, поскольку длины полосковых резонаторов в последних существенно длиннее. PFs with ideal lumped LC parameters have no false bandwidths. However, since the design variants of the FS (see Fig. 2,3) have quasi-focused LC parameters in the form of short line segments with high (quasi-focused inductance) and low (quasi-focused parallel capacitance) wave impedance, false bands may appear. But they are located at frequencies higher than the false bands of the prototype and significantly higher than those of the analogue, since the lengths of the strip resonators in the latter are significantly longer.

Т. о. в.ч. полоса заграждения предложенного ПФ шире и фильтр лучше защищает радиоаппаратуру от внеполосного приема (передачи). T. about. h the obstacle bar of the proposed PF is wider and the filter better protects the radio equipment from out-of-band reception (transmission).

Т.к. звено предложенного ПФ построено из элементов с квазисосредоточенными LC-параметрами, т.е. из коротких отрезков линий передачи (li ≪ λo/4, где (λo соответствует fо), и оно содержит меньшее число управляемых элементов (варакторов) и, соответственно, цепей управления, то габариты и масса предложенного фильтра меньше, чем у аналогов и прототипа.Because The link of the proposed FS is constructed from elements with quasi-focused LC parameters, i.e. of short segments of transmission lines (li ≪ λ o / 4, where (λ o corresponds to fо), and it contains a smaller number of controlled elements (varactors) and, accordingly, control circuits, the dimensions and mass of the proposed filter are smaller than those of analogues and prototype.

Отмеченные преимущества предложенного ПФ в части большей ширины диапазона перестройки, отсутствия ложных полос пропускания в более широкой полосе заграждения, а также существенно меньших габаритов и массы подтверждены и экспериментально. The noted advantages of the proposed PF in terms of the larger width of the tuning range, the absence of false passbands in a wider barrage band, as well as significantly smaller dimensions and masses, have been confirmed experimentally.

По приближенным формулам был расчитан (с оптимизацией параметров на ПЭВМ), изготовлен и настроен ПФ из двух одинаковых, каскадно включенных звеньев. Полоса пропускания Δf 40-60 МГц на уровне 1 дБ от уровня минимальных потерь. ПФ расчитан на перестройку в диапазоне от 0.9 до 1.6 ГГц. According to approximate formulas, it was calculated (with optimization of parameters on a PC), the PF was made and tuned from two identical, cascade-connected links. The passband Δf 40-60 MHz at the level of 1 dB from the level of minimum losses. PF is designed for tuning in the range from 0.9 to 1.6 GHz.

Фильтр реализован в гибридно-интегральном исполнении на диэлектрической подложке толщиной h 1 мм и Е 9.8. Тракт СВЧ с Zо=50Ом. Емкости 3 и 5 - микроиндуктивности типа К10-42, емкости 4 и 6 квадратные полосковые площадки размером 10•10 мм, квазисосредоточенные индуктивности 1 и 2 короткие изогнутые отрезки МПЛ длиной 11.9 мм и шириной 0.6 мм. Варакторные диоды 7 типа 3А619А-6 с коэффициентом перекрытия по емкости Кc=Cmax/Cmin=5.6. В.ч. дроссели 8 и 10 бескаркасные микроиндуктивности (L 260 нГ), блокировочный конденсатор 11 микроконденсатор (С 300 пФ) типа К10-17. The filter is implemented in a hybrid integrated design on a dielectric substrate with a thickness of h 1 mm and E 9.8. Microwave path with Zo = 50 Ohm. Capacities 3 and 5 are microinductances of type K10-42, capacitances 4 and 6 are square strip pads of 10 • 10 mm in size, quasi-focused inductances 1 and 2 are short curved sections of the MPL 11.9 mm long and 0.6 mm wide. Varactor diodes 7 of type 3A619A-6 with a coefficient of overlap in capacitance Kc = Cmax / Cmin = 5.6. V.ch. chokes 8 and 10 frameless microinductance (L 260 nG), blocking capacitor 11 microcapacitor (C 300 pF) type K10-17.

Размеры платы двухзвенного ПФ менее 60•20•1 мм. Топология ПФ показана на Фиг. 6, измеренные АЧХ на Фиг. 7. Как видно из Фиг. 7, при практически неизменных форме и параметрах АЧХ перестройка осуществлена в диапазоне с перекрытием Kf=fomax/fomin=1,6/0,86 1,86 при Кc диода равном 5.6. The board dimensions of a two-link PF are less than 60 • 20 • 1 mm. The topology of the FS is shown in FIG. 6, measured by the frequency response in FIG. 7. As can be seen from FIG. 7, with practically unchanged shape and parameters of the frequency response, tuning was performed in the range with overlap Kf = fomax / fomin = 1.6 / 0.86 1.86 with a Kc diode of 5.6.

Реальный коэффициент эффективности перестройки получился равным Эп= Kf/Kc=0.332, что почти на 30 превышает эффективность перестройки любых перестраиваемых фильтров СВЧ, описанных в отечественной и зарубежной научно-технической литературе. The real coefficient of tuning efficiency turned out to be equal to Ep = Kf / Kc = 0.332, which is almost 30 higher than the tuning efficiency of any tunable microwave filters described in the domestic and foreign scientific and technical literature.

Фильтр в гибридно-интегральном исполнении предназначен для использования в радиоэлектронной аппаратуре, выпускаемой предприятием. The hybrid-integrated filter is designed for use in electronic equipment manufactured by the enterprise.

Claims (1)

Полосовой перестраиваемый фильтр СВЧ, содержащий резонансный контур с квазисосредоточенной индуктивностью и двумя Г-образными последовательно-параллельными цепочками из двух конденсаторов каждая, точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности, отличающийся тем, что в него введены варакторный диод с цепью управления и дополнительная квазисосредоточенная индуктивность, первый вывод которой подключен к точке соединения конденсаторов второй цепочки, а варакторный диод включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей. A tunable microwave bandpass filter containing a resonant circuit with a quasi-focused inductance and two L-shaped series-parallel chains of two capacitors each, the connection point of the capacitors of one of the chains is connected to the first output of the quasi-focused inductance, characterized in that a varactor diode with a control circuit is introduced into it and additional quasi-focused inductance, the first output of which is connected to the connection point of the capacitors of the second circuit, and the varactor diode key sequence between second terminals kvazisosredotochennyh inductances.
SU4913916 1991-02-22 1991-02-22 Band-pass tuneable filter RU2065232C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4913916 RU2065232C1 (en) 1991-02-22 1991-02-22 Band-pass tuneable filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4913916 RU2065232C1 (en) 1991-02-22 1991-02-22 Band-pass tuneable filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2065232C1 true RU2065232C1 (en) 1996-08-10

Family

ID=21562006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4913916 RU2065232C1 (en) 1991-02-22 1991-02-22 Band-pass tuneable filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2065232C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459320C1 (en) * 2011-02-22 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Bandpass tunable microwave filter
RU2528148C1 (en) * 2013-05-15 2014-09-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Bandpass microwave filter
RU2565369C2 (en) * 2013-08-13 2015-10-20 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И.Шокина"(АО "НПП"Исток" им. Шокина") Tuneable band-pass microwave filter
RU2657311C1 (en) * 2016-12-07 2018-06-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Bandpass microwave filter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 2892163, кл. H 01 P 1/203, 1959. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459320C1 (en) * 2011-02-22 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Bandpass tunable microwave filter
RU2528148C1 (en) * 2013-05-15 2014-09-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Bandpass microwave filter
RU2565369C2 (en) * 2013-08-13 2015-10-20 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И.Шокина"(АО "НПП"Исток" им. Шокина") Tuneable band-pass microwave filter
RU2657311C1 (en) * 2016-12-07 2018-06-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Bandpass microwave filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Makimoto et al. Varactor tuned bandpass filters using microstrip-line ring resonators
Chaudhary et al. Dual-band bandpass filter with independently tunable center frequencies and bandwidths
US3879690A (en) Distributed transmission line filter
Athukorala et al. Compact second-order highly linear varactor-tuned dual-mode filters with constant bandwidth
EP0833445A2 (en) Filter having tunable center frequency and/or tunable bandwidth
US5066933A (en) Band-pass filter
JP3570375B2 (en) Frequency variable filter, antenna duplexer and communication device
US8305164B1 (en) Frequency-agile frequency-selective variable attenuator
Gómez-García et al. Fully-reconfigurable bandpass filter with static couplings and intrinsic-switching capabilities
CN1182978A (en) Multiple transmission bands wave filter
Vélez et al. Tunable coplanar waveguide band-stop and band-pass filters based on open split ring resonators and open complementary split ring resonators
US5136269A (en) High-frequency band-pass filter having multiple resonators for providing high pass-band attenuation
Fano et al. Microwave filters using quarter-wave couplings
RU2065232C1 (en) Band-pass tuneable filter
CA2026846A1 (en) Balancing loop
Zahari et al. Reconfigurable dual-mode ring resonator matched bandstop filter
US7479856B2 (en) High-frequency filter using coplanar line resonator
Mutalib et al. Design of microstrip bandpass filter with electronically tunable notch response
Sheta et al. A new semi-lumped microwave filter structure
JPS62110301A (en) Tuning type band-pass filter
Bhat et al. Electronically tunable dual band microwave filter
RU2108656C1 (en) Frequency multiplier
RU2227350C2 (en) Microstrip band-pass filter
Kapilevich et al. Modeling Varactor Tunable Microstrip Resonators for Wireless Applications
JP2006253877A (en) High-frequency filter