RU2248074C1

RU2248074C1 - Bandpass filter

Info

Publication number: RU2248074C1
Application number: RU2003128083/09A
Authority: RU
Inventors: А.В. Бунин (RU); А.В. Бунин; ков С.В. Вишн (RU); С.В. Вишняков; н В.М. Геворк (RU); В.М. Геворкян; Ю.А. Казанцев (RU); Ю.А. Казанцев
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-03-10

Abstract

FIELD: electronic engineering.

SUBSTANCE: proposed filter has dielectric block in the form of rectangular parallelepiped whose five of six faces carry external metallization layer. Provided between sixth face and that disposed in opposition are n holes, where n is number of filter sections. Internal metallization layer is disposed on surfaces of n holes which is connected with external one. Sixth face of block carries m conducting pads disposed above holes and connected to internal metallization layer. Number of conducting pads m equals that of sections n. Pads are isolated from each other and from metallization layer by means of insulating gaps. Contact conductors are disposed on sixth face of block and isolated from conducting pads and from external metallization layer by insulating gaps. One of m conducting pads may have single insulating slit one of whose ends is aligned either with gap between pads and metallization layer or with gap between conducting pads. Energy input and output is effected in filter-transfer-line system upon connection of conductors to microwave mode propagating circuit. Filter constitutes resonance-tuned sections formed by holes in dielectric block, by metallization layer on five of six faces of block, and by metallization layer on surfaces of holes, as well as by pads on block face. Energy is effectively transferred from filter input to its output only in frequency band close to center frequency due to electromagnetic coupling between resonance-tunes sections of filter.

EFFECT: enhanced rejection factor at fixed frequencies in attenuation band at same size of filter.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для использования преимущественно в дециметровом диапазоне длин волн.The invention relates to microwave technology and is intended for use mainly in the decimeter wavelength range.

Известен полосно-пропускающий фильтр (см. United States Patent 4,879,533, Н 01 Р 001/202; Н 01 Р 007/04, опубл., Nov.7, 1989), содержащий блок, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации. В блоке, между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, имеются отверстия по числу звеньев фильтра. Внутренний слой металлизации расположен на боковых поверхностях отверстий и присоединен к внешнему слою металлизации. На шестой грани блока, над отверстиями выполнены проводящие площадки, присоединенные к внутреннему слою металлизации. Проводящие площадки разделяются между собой и отделяются от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками. На шестой грани блока выполнены контактные проводники, отделенные от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками.A bandpass filter is known (see United States Patent 4,879,533, H 01 P 001/202; H 01 P 007/04, publ., Nov.7, 1989), containing a block made of a dielectric material in the form of a rectangular parallelepiped, on five of the six faces of which the outer metallization layer is located. In the block, between the sixth face of the block and the face opposite to it, there are openings according to the number of filter links. The inner metallization layer is located on the side surfaces of the holes and is attached to the outer metallization layer. On the sixth face of the block, conductive pads are attached above the holes, attached to the inner metallization layer. Conductive pads are separated and separated from the outer metallization layer by dielectric gaps. On the sixth face of the block, contact conductors are made, separated from conductive pads and from the outer metallization layer by dielectric gaps.

Однако такое техническое решение имеет большие габариты для получения высокого коэффициента затухания на заданных фиксированных частотах в полосе заграждения.However, this technical solution has large dimensions to obtain a high attenuation coefficient at given fixed frequencies in the obstacle band.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является полосно-пропускающий фильтр (см. United States Patent 4,879,533, Н 01 Р 001/202; Н 01 P 007/04, опубл. Nov.7, 1989) содержащий блок, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации. В блоке, между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, выполнены отверстия по числу звеньев фильтра. Внутренний слой металлизации выполнен на боковых поверхностях отверстий и присоединен к внешнемуClosest to the proposed technical solution is a band-pass filter (see United States Patent 4,879,533, H 01 P 001/202; H 01 P 007/04, publ. Nov.7, 1989) containing a block made of dielectric material in the form a rectangular parallelepiped, on five of the six faces of which there is an outer metallization layer. In the block, between the sixth face of the block and the face opposite to it, holes are made according to the number of filter links. The inner metallization layer is made on the side surfaces of the holes and is attached to the outer

слою металлизации. На шестой грани блока, над отверстиями расположены проводящие площадки, присоединенные к внутреннему слою металлизации. Проводящие площадки разделены между собой и разделены с внешним слоем металлизации диэлектрическими промежутками. На шестой грани блока расположены контактные проводники, отделенные от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками.metallization layer. On the sixth face of the block, conductive pads attached to the inner metallization layer are located above the holes. The conductive pads are divided among themselves and are separated from the outer metallization layer by dielectric gaps. Contact conductors are located on the sixth face of the block, separated from conductive pads and from the outer metallization layer by dielectric gaps.

Однако такой фильтр имеет большие габариты для получения высокого коэффициента затухания на заданных фиксированных частотах в полосе заграждения.However, such a filter has large dimensions to obtain a high attenuation coefficient at given fixed frequencies in the obstacle band.

Технической задачей изобретения является увеличение коэффициента подавления на фиксированных частотах в полосе заграждения при сохранении габаритных размеров фильтра.An object of the invention is to increase the suppression coefficient at fixed frequencies in the obstacle strip while maintaining the overall dimensions of the filter.

Решение этой задачи достигается тем, что в известном полосно-пропускающем фильтре, содержащем блок, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации, в блоке выполнено n отверстий, где n соответствует числу звеньев фильтра, расположенных между шестой гранью блока и гранью, противоположной ей, внутренний слой металлизации, выполненный на боковых поверхностях n отверстий, присоединенный к внешнему слою металлизации, m проводящих площадок, расположенных на шестой грани блока над отверстиями, присоединенных к внутреннему слою металлизации, разделенных между собой диэлектрическими промежутками и отделенных от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками, при этом n=m, контактные проводники, расположенные на шестой грани блока, которые отделены от проводящих площадок и от внешнего слоя металлизации диэлектрическими промежутками, дополнительно выполнена, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь, расположенная, по крайней мере, в одной из m проводящих площадок, при этом один конец диэлектрической прорези совпадает с диэлектрическим промежутком между проводящими площадками и внешним слоем металлизации.The solution to this problem is achieved by the fact that in the known band-pass filter containing a block made of a dielectric material in the form of a rectangular parallelepiped, five out of six faces of which have an outer metallization layer, there are n holes in the block, where n corresponds to the number of filter links, located between the sixth face of the block and the side opposite to it, the inner layer of metallization made on the side surfaces of n holes attached to the outer layer of metallization, m conductive pads, located on the sixth face of the block above the holes, connected to the inner layer of metallization, separated by dielectric gaps and separated from the outer layer of metallization by dielectric gaps, with n = m, contact conductors located on the sixth face of the block, which are separated from the conductive pads and from the outer layer of metallization by dielectric gaps, at least one dielectric slot is arranged in at least one of the m conductive areas approx, with one end of the dielectric slot coincides with the dielectric spacing between the conductive pads and the outer metallisation layer.

Кроме того, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь может быть выполнена прямолинейной.In addition, at least one dielectric slot can be made rectilinear.

Дополнительно, по крайней мере, одна диэлектрическая прорезь может быть выполнена изогнутой, например Г-образной.Additionally, at least one dielectric slot can be made curved, for example L-shaped.

Длина, по крайней мере, одной диэлектрической прорези может быть выполнена равной четверти длины волны на частоте полосы заграждения фильтра.The length of at least one dielectric slot can be made equal to a quarter of the wavelength at the frequency of the filter bar.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлены полосно-пропускающие фильтры, на фиг.3 представлен однозвенный полосно-пропускающий фильтр с 0,1% полосой пропускания (на частоте 1,025 ГГц) и с подавлением 40 дБ на частоте 2,05 ГГц, а на фиг.4 показана амплитудно-частотная характеристика однозвенного полосно-пропускающего фильтра с 0,1% полосой пропускания (на частоте 1,025 ГГц) и с подавлением 40 дБ на частоте 2,05 ГГц.The invention is illustrated by drawings, where Figures 1 and 2 show bandpass filters, figure 3 shows a single-link bandpass filter with 0.1% passband (at a frequency of 1.025 GHz) and with 40 dB suppression at a frequency of 2, 05 GHz, and figure 4 shows the amplitude-frequency characteristic of a single-link bandpass filter with 0.1% passband (at a frequency of 1.025 GHz) and with 40 dB suppression at a frequency of 2.05 GHz.

Полосно-пропускающий фильтр содержит блок 1, выполненный из диэлектрического материала в виде прямоугольного параллелепипеда, на пяти из шести граней которого расположен внешний слой металлизации 2. В блоке 1 между шестой гранью 3 блока 1 и гранью, противоположной ей, выполнены n отверстий 4, где n соответствует числу звеньев фильтра. На боковых поверхностях n отверстий 4 расположен внутренний слой металлизации 5, соединенный с внешним слоем металлизации 2.The band-pass filter contains a block 1 made of a dielectric material in the form of a rectangular parallelepiped, on five of the six faces of which there is an outer metallization layer 2. In block 1, n holes 4 are made between the sixth face 3 of block 1 and the face opposite it, where n corresponds to the number of filter links. On the side surfaces of the n holes 4 is an inner metallization layer 5 connected to the outer metallization layer 2.

На шестой грани 3 блока 1 над отверстиями 4 расположены m проводящих площадок 6, соединенных с внутренним слоем металлизации 5. Число проводящих площадок m равно числу звеньев n. Проводящие площадки 6 разделены между собой и отделены от внешнего слоя металлизации 2 диэлектрическими промежутками 7.On the sixth face 3 of block 1 above the holes 4 are m conductive pads 6 connected to the inner metallization layer 5. The number of conductive pads m is equal to the number of links n. The conductive pads 6 are separated and separated from the outer metallization layer 2 by dielectric gaps 7.

Контактные проводники 8 размещены на шестой грани 3 блока 1 и отделены от проводящих площадок 6 и от внешнего слоя металлизации 2 диэлектрическими промежутками 9.Contact conductors 8 are placed on the sixth face 3 of block 1 and are separated from conductive pads 6 and from the outer metallization layer 2 by dielectric gaps 9.

По крайней мере, в одной из m проводящих площадок 6 выполнена одна диэлектрическая прорезь 10, один конец которой совпадает либо с диэлектрическим промежутком 9 между проводящими площадками 6 и внешним слоем металлизации 2 либо с диэлектрическим промежутком 7 между проводящими площадками 6.At least one of the m conductive pads 6 has one dielectric slot 10, one end of which coincides with either the dielectric gap 9 between the conductive pads 6 and the outer metallization layer 2 or with the dielectric gap 7 between the conductive pads 6.

По крайней мере, одна диэлектрическая прорезь 10 может быть выполнена прямолинейно.At least one dielectric slot 10 can be made rectilinearly.

По крайней мере, одна диэлектрическая прорезь 10 может быть выполнена изогнутой 11, например Г-образно.At least one dielectric slot 10 can be made curved 11, for example, L-shaped.

Длина, по крайней мере, одной диэлектрической прорези 8 может быть равна четверти длины волны на частоте полосы заграждения фильтра.The length of at least one dielectric slot 8 may be equal to a quarter of the wavelength at the frequency of the filter bar.

Полосно-пропускающий фильтр работает следующим образом.The bandpass filter operates as follows.

После подключения контактных проводников 8 в цепь с распространяющейся СВЧ волной осуществляется эффективный ввод и вывод энергии в системе фильтр - линия передачи.After connecting the contact conductors 8 to the circuit with a propagating microwave wave, an effective input and output of energy is carried out in the filter-transmission line system.

Фильтр формируют резонансные звенья, число n которых определяется видом требуемой частотной характеристики. Резонансные звенья образованы отверстиями 4 в диэлектрическом блоке 1, внешним слоем металлизации 2 на пяти из шести граней блок 1 и внутренним слоем металлизации 5 на поверхности отверстий 4, а также проводящими площадками 6 на шестой грани 3 блока 1. За счет взаимной электромагнитной связи между резонансными звеньями фильтра электромагнитная энергия эффективно передается со входа фильтра на его выход только в полосе частот вблизи центральной частоты, чем определяется избирательность полосно-пропускающего фильтра. Однако частотная характеристика такого фильтра обладает недостаточно крутыми склонами амплитудно-частотной характеристики вблизи полосы пропусканияThe filter is formed by resonant links, the number n of which is determined by the type of the required frequency response. The resonant links are formed by holes 4 in the dielectric block 1, the outer layer of metallization 2 on five of the six faces of the block 1 and the inner layer of metallization 5 on the surface of the holes 4, as well as conductive pads 6 on the sixth face 3 of block 1. Due to the mutual electromagnetic coupling between the resonant the links of the filter, electromagnetic energy is effectively transmitted from the input of the filter to its output only in the frequency band near the center frequency, which determines the selectivity of the band-pass filter. However, the frequency response of such a filter has insufficiently steep slopes of the amplitude-frequency response near the passband

и соответственно недостаточным затуханием сигнала в полосе заграждения.and, accordingly, insufficient signal attenuation in the obstacle band.

Наличие диэлектрических прорезей 10 в проводящих площадках 6, притом, что один конец диэлектрической прорези 10 совпадает с диэлектрическим промежутком 9 между проводящими площадками 6 и внешним слоем металлизации 2, позволяет формировать дополнительные эффективные резонансные звенья, которые можно интерпретировать как каскадное включение полосно-заграждающего фильтра на входе и выходе полосно-пропускающего фильтра, что обеспечивает большее подавление сигнала в полосе заграждения фильтра без увеличения числа n звеньев фильтра и, следовательно, без увеличения габаритных размеров фильтра.The presence of dielectric slots 10 in the conductive pads 6, despite the fact that one end of the dielectric slot 10 coincides with the dielectric gap 9 between the conductive pads 6 and the outer metallization layer 2, allows the formation of additional effective resonant links, which can be interpreted as a cascade connection of a band-block filter on the input and output of the bandpass filter, which provides greater signal suppression in the filter obstacle band without increasing the number n of filter links and Obviously, without increasing the overall dimensions of the filter.

Выполнение диэлектрических прорезей 10 в проводящих площадках 6 прямолинейными упрощает технологию изготовления фильтра.The implementation of the dielectric slots 10 in the conductive areas 6 rectilinear simplifies the manufacturing technology of the filter.

Выполнение диэлектрических прорезей 11 в проводящих площадках 6 изогнутыми, например Г-образно, обеспечивает их компактное размещение при малых размерах проводящих площадок 6, и, следовательно, позволяет уменьшить габаритные размеры фильтра.The implementation of the dielectric slots 11 in the conductive pads 6 curved, for example L-shaped, ensures their compact placement with small sizes of the conductive pads 6, and, therefore, reduces the overall dimensions of the filter.

Экспериментально установлено, что наибольшее подавления сигнала в полосе заграждения полосно-пропускающего фильтра достигается при выполнение диэлектрических прорезей 10 и 11 с длиной, равной четверти длины волны на частоте полосы заграждения фильтра.It was experimentally established that the greatest signal suppression in the obstacle band of the band-pass filter is achieved by performing dielectric slots 10 and 11 with a length equal to a quarter of the wavelength at the frequency of the filter obstacle band.

Использование предлагаемого изобретения, как видно из представленной амплитудно-частотной характеристики, обеспечивает увеличение подавления сигналов на фиксированной частоте вне полосы пропускания фильтра, т.е. крутизны скатов амплитудно-частотной характеристики, что эквивалентно увеличению числа резонансных звеньев без увеличения его габаритов.The use of the invention, as can be seen from the presented amplitude-frequency characteristics, provides an increase in the suppression of signals at a fixed frequency outside the passband of the filter, i.e. the steepness of the slopes of the amplitude-frequency characteristics, which is equivalent to an increase in the number of resonant links without increasing its dimensions.

Claims

1. A band-pass filter containing a block made of a dielectric material in the form of a rectangular parallelepiped, on five of six faces of which the outer metallization layer is located, n holes are made in the block, where n corresponds to the number of filter links located between the sixth face of the block and the face opposite to it, the inner layer of metallization made on the side surfaces of n holes attached to the outer layer of metallization, m conductive pads located on the sixth face of the block above the holes connected to the inner metallization layer, separated by dielectric gaps and separated from the outer metallization layer by dielectric gaps, with n = m, contact conductors placed on the sixth face of the block, which are separated from the conductive pads and from the outer metallization layer by dielectric gaps, different the fact that additionally made at least one dielectric slot located at least in one of the n conductive sites, with one end of the dielectric cal slit coincides with the dielectric spacing between the conductive pads and the outer metallisation layer.

2. The band-pass filter according to claim 1, characterized in that at least one dielectric slot is made rectilinear.

3. The band-pass filter according to claim 1, characterized in that at least one dielectric slot is made curved, for example, L-shaped.

4. The band-pass filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the length of at least one dielectric slot is equal to a quarter of the wavelength at the frequency of the filter bar.