RU2682075C1 - Свч-диплексер - Google Patents
Свч-диплексер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682075C1 RU2682075C1 RU2018113222A RU2018113222A RU2682075C1 RU 2682075 C1 RU2682075 C1 RU 2682075C1 RU 2018113222 A RU2018113222 A RU 2018113222A RU 2018113222 A RU2018113222 A RU 2018113222A RU 2682075 C1 RU2682075 C1 RU 2682075C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pass filter
- microstrip line
- input
- short
- low
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к СВЧ, в частности к диплексерам. СВЧ-диплексер содержит фильтр нижних частот и фильтр верхних частот второго порядка, входы которых соединены вместе. Индуктивный элемент фильтра нижних частот выполнен в виде короткозамкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной линии на диэлектрике, который установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии, а емкостной элемент выполнен в виде разомкнутого шлейфа несимметричной микрополосковой линии. Емкостный элемент фильтра верхних частот выполнен в виде разомкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной линии на диэлектрике, который установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии, а индуктивный элемент выполнен в виде короткозамкнутого шлейфа несимметричной микрополосковой линии. Все разомкнутые и короткозамкнутые шлейфы имеют одинаковую длину и одинаковые волновые сопротивления. Технический результат - улучшение качества согласования по входу в верхней части дециметрового и сантиметрового диапазона. 5 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для разделения, селекции и частотного уплотнения каналов радиотехнических и телекоммуникационных систем.
Известен СВЧ диплексер, выполненный на коаксиальных отрезках линий (книга: Алексеев О.В., Грошев В.Г., Чавка Г.Г. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение. - Радио и связь, 1981. - 136 с. См. рис. 6.9 на стр. 110). Данное устройство содержит два каскадно включенных квадратурных моста на четвертьволновых коаксиальных отрезках линии. Кроме того, к общим точкам соединения квадратурных мостов подключены два одинаковых полуволновых разомкнутых коаксиальных шлейфа, обладающих фильтрующими свойствами. Описываемый СВЧ диплексер имеет высокое качество согласования по входу в метровом и дециметровом диапазоне длин волн. Однако его полоса рабочих частот не превышает 10% по отношению к центральной частоте рабочего диапазона. Такая величина полосы пропускания соответственно определяется полосой пропускания квадратурного моста и полосовыми свойствами полуволнового разомкнутого коаксиального шлейфа.
Известен также СВЧ диплексер (см. патент РФ №2488200, Н01Р 1/213, опубль. 20.07.2013 г., Бюл. №20), содержащий диэлектрическую подложку, одна сторона которой металлизирована и выполняет функцию заземляемого основания, а на вторую нанесены полосковые проводники, образующие двухмодовые резонаторы, и расположены три емкости, связывающие три порта с крайними двухмодовыми резонаторами. Один из полосковых проводников имеет Т-образную форму, и частоты его первых двух мод колебаний настроены на центральные частоты полос пропускания низкочастотного и высокочастотного каналов. Остальные полосковые проводники расщеплены продольной щелью с одного конца и принадлежат одной из двух групп, формирующих полосы пропускания низкочастотного и высокочастотного каналов, в которых расщепленные полосковые проводники электромагнитно связаны между собой и с полосковым проводником Т-образной формы. Электромагнитно связанные полосковые проводники являются резонаторами двух полосно-пропускающих эллиптических фильтров, которые образуют каналы диплексера, различающиеся частотами полос пропускания. Описываемый СВЧ микрополоскововый диплексер имеет хорошие частотно-селективные свойства, кроме того полосы пропускания эллиптических фильтров можно расположить близко по частоте. Недостатком данного устройства, выполненного на основе полосовых фильтров с двухмодовыми резонаторами, является узкая полоса рабочих частот, не более 20%.
Кроме того, известен также СВЧ диплексер, являющийся прототипом предлагаемого изобретения (книга: Алексеев О.В., Грошев В.Г., Чавка Г.Г. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение. - Радио и связь, 1981. - 136 с. См. рисунок 2.3 на стр. 17). Прототип содержит фильтр нижних частот и фильтр верхних частот, каждый из которых выполнен на сосредоточенных катушках индуктивности и конденсаторах. При этом входы обоих фильтров, начинающиеся соответственно с продольно включенных индуктивных и емкостных элементов, соединены между собой и являются входом СВЧ диплексера. Выход фильтра нижних частот является низкочастотным выходом СВЧ диплексера, а выход фильтра верхних частот является высокочастотным выходом СВЧ диплексера. Данное устройство обеспечивает режим согласования по входу в метровом и начале дециметрового диапазона частот. Однако на более высоких частотах из-за влияния паразитных индуктивностей конденсаторов фильтров качество согласования ухудшается. Например, для диплексера с сопротивлениями нагрузок RN=50 Ом на взаимно дополняющих фильтрах с частотой стыковки 2,5 ГГц значение емкости в последовательно включенном конденсаторе фильтра верхних частот равно
где С'=0,7071 - нормированное значение емкости диплексера на взаимно дополняющих фильтрах при аппроксимации Баттерворта;
RN -сопротивление нагрузок диплексера.
Далее учтем, что типичное значение паразитной индуктивности выводом конденсаторов, используемых в СВЧ диапазоне, составляет величину, порядка нГ. В этом случае частота паразитного
резонанса, ограничивающего диапазон частот качественного согласования равна
Таким образом, недостатком прототипа является ухудшение качества согласования по входу в верхней части дециметрового и сантиметрового диапазона длин волн из-за влияния паразитной индуктивности выводов конденсаторов, входящих в состав фильтра верхних частот.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является улучшение качества согласования по входу СВЧ диплексера в верхней части дециметрового и сантиметрового диапазона длин волн.
Поставленная задача достигается тем, что в СВЧ диплексер, содержащий, фильтр нижних частот и фильтр верхних частот, входы которых соединены вместе, введены входная и две одинаковых выходных несимметричных микрополосковых линии, а порядок обоих фильтров выбран равным 2, при этом последовательно включенный индуктивный элемент фильтра нижних частот выполнен в виде короткозамкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной линии на диэлектрике, который установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии, а параллельно включенный емкостной элемент фильтра нижних частот выполнен в виде разомкнутого шлейфа несимметричной микрополосковой линии и соединен с первой выходной несимметричной микрополосковой линией, при этом последовательно включенный емкостной элемент фильтра верхних частот выполнен в виде разомкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной линии на диэлектрике, который установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии, а параллельно включенный индуктивный элемент фильтра верхних частот выполнен в виде короткозамкнутого шлейфа несимметричной микрополосковой линии и соединен со второй выходной несимметричной микрополосковой линией, при этом длина всех разомкнутых и короткозамкнутых шлейфов одинакова и равна
λCT - длина волны входного СВЧ сигнала, соответствующая частоте стыковки фильтра нижних частот и фильтра верхних частот;
а их волновые сопротивления также одинаковы и равны
где: ρ - волновое сопротивление шлейфов.
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого СВЧ диплексера (вид сверху). На фиг. 2 показано соединение короткозамкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной линии на диэлектрике и входной несимметричной микрополосковой линии, которые расположены перпендикулярно друг другу (вид сбоку). На фиг. 3 показана эквивалентная схема СВЧ - диплексера на отрезках линий. На фиг. 4 приведена частотная зависимость коэффициента передачи для низкочастотного выхода. На фиг. 5 приведена частотная зависимость коэффициента передачи для высокочастотного выхода.
Предлагаемый СВЧ диплексер содержит входную несимметричную микрополосковую линию 1, первую выходную несимметричную микрополосковую линию 2, вторую выходную несимметричную микрополосковую линию 3, короткозамкнутый шлейф в виде симметричной ленточной двухпроводной линии 4, разомкнутый шлейф в виде несимметричной микрополосковой линии 5, разомкнутый шлейф в виде симметричной ленточной двухпроводной линии 6, короткозамкнутый шлейф в виде несимметричной микрополосковой линии 7. Короткозамкнутый шлейф в виде симметричной ленточной двухпроводной линии 4, расположенной на диэлектрике, установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии 1 и включен в разрыв ее полоска. Разомкнутый шлейф в виде несимметричной микрополосковой линии 5 подключен к первой выходной несимметричной микрополосковой линии 2 в месте подключения короткозамкнутого шлейфа в виде симметричной ленточной двухпроводной линии 4. Разомкнутый шлейф в виде симметричной ленточной двухпроводной линии 6, расположенной на диэлектрике, установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии 1и включен в разрыв ее полоска. Короткозамкнутый шлейф в виде несимметричной микрополосковой линии 7 подключен ко второй выходной несимметричной микрополосковой линии 3 в месте подключения разомкнутого шлейфа в виде симметричной ленточной двухпроводной линии 6.
Предлагаемый СВЧ диплексер работает следующим образом. Входной СВЧ сигнал подводится к входной микрополосковой несимметричной линии 1. Низкочастотные составляющие спектра входного СВЧ сигнала через фильтр нижних частот (ФНЧ), выполненный на шлейфах 4 и 5, попадают в первую выходную несимметричную микрополосковую линию 2, которая является низкочастотным выходом СВЧ диплексера. Высокочастотные составляющие спектра входного СВЧ сигнала через фильтр верхних частот (ФВЧ), выполненный на шлейфах 6 и 7, попадают во вторую выходную несимметричную микрополосковую линию 3, которая является высокочастотным выходом СВЧ диплексера.
Учитывая, что СВЧ диплексер содержит параллельно включенные ФНЧ и ФВЧ, содержащие короткозамкнутые и разомкнутые шлейфы, в соответствии с эквивалентной схемой фиг.3 определим входную проводимость каждого фильтра:
где: RN - сопротивление нагрузок СВЧ диплексера;
λCT - длина волны входного СВЧ сигнала в диэлектрике, соответствующая частоте стыковки ФНЧ и ФВЧ;
ωНЧ - граничная частота ФНЧ; ωВЧ - граничная частота ФВЧ. Далее находим входную проводимость СВЧ диплексера
Подставив в (4) соотношения (2) и (3) и проведя алгебраические преобразования получим
Из соотношения (5) следует, что при указанных в формуле изобретения длины и волновых сопротивлений шлейфов 4, 5, 6 и 7 предлагаемый СВЧ диплексер теоретически оказывается согласованным по входу в полосе частот от 0 до бесконечно большой величины. Практически за счет использования в ФВЧ и ФНЧ короткозамкнутых и разомкнутых шлейфов 4, 5, 6 и 7 с указанными в формуле изобретения параметрами максимальная частота качественного согласования по входу определяется граничной частотой используемых в указанных шлейфах несимметричных микрополосковых и симметричных ленточных двухпроводных линий, не имеющих паразитных индуктивностей выводов. Для несимметричных микрополосковых и симметричных ленточных двухпроводных линий граничная частота находится в верхней части сантиметрового диапазона от 10 до 15 ГГц. Это в три раза больше, чем частота, определяемая соотношением (1) для прототипа. Шлейфы 4 и 6 на симметричных ленточных двухпроводных линиях с волновым сопротивлением выполнены на диэлектрике и поэтому имеют жесткую конструкцию. Данные шлейфы (4 и 6) установлены перпендикулярно несимметричной микрополосковой линии передачи 1, как показано на фиг. 2. При этом общая конструкция предлагаемого СВЧ диплексера является объемной. При выборе большого значения диэлектрической проницаемости диэлектрика геометрические размеры СВЧ диплексера в верхней части дециметрового и сантиметрового диапазона становятся небольшими, что обеспечивает хорошие массогабаритные показатели.
На фиг. 4 и фиг. 5 приведены частотные зависимости коэффициента передачи соответственно для низкочастотного и высокочастотного выхода СВЧ диплексера, полученные методом компьютерного моделирования с помощью эквивалентной схемы, показанной на фиг. 3. Значения коэффициента передачи близкие к 1 (отражения отсутствуют) обеспечивают высокое качество согласования в полосе пропускания фильтров, а, следовательно, и высокое качество согласования по входу предлагаемого диплексера. Отметим, что за счет выбора длины и волнового сопротивления короткозамкнутых и разомкнутых шлейфов как указано в формуле изобретения, в соответствии с соотношением (1) высокое качество согласования обеспечивается во всей полосе частот, в том числе и в полосе частот стыковки фильтров СВЧ диплексера. Как видно из частотных зависимостей фиг. 4 и фиг. 5, СВЧ диплексер, выполненный с использованием шлейфов 4, 5, 6, и 7, имеет периодически повторяющиеся частотные характеристики. Это позволяет использовать СВЧ диплексер не только как фильтровую структуру ФНЧ-ФВЧ, но и структуру с полосовыми фильтрами, имеющими смежные полосы пропускания в верхней части дециметрового и сантиметрового диапазона.
Таким образом, за счет использования короткозамкнутых и разомкнутых шлейфов на несимметричных микрополосковых и симметричных ленточных двухпроводных линиях, не имеющих паразитных индуктивностей выводов, и установки диэлектрика симметричных ленточных двухпроводных линий перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии, предлагаемый СВЧ диплексер обеспечивает улучшение согласования по входу в верхней части дециметрового и сантиметрового диапазона длин волн.
Claims (7)
- СВЧ-диплексер, содержащий фильтр нижних частот и фильтр верхних частот, входы которых соединены вместе, отличающийся тем, что в него введены входная и две одинаковые выходные несимметричные микрополосковые линии, а порядок обоих фильтров выбран равным 2, при этом последовательно включенный индуктивный элемент фильтра нижних частот выполнен в виде короткозамкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной линии на диэлектрике, который установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии, а параллельно включенный емкостный элемент фильтра нижних частот выполнен в виде разомкнутого шлейфа несимметричной микрополосковой линии и соединен с первой выходной несимметричной микрополосковой линией, при этом последовательно включенный емкостный элемент фильтра верхних частот выполнен в виде разомкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной линии на диэлектрике, который установлен перпендикулярно входной несимметричной микрополосковой линии, а параллельно включенный индуктивный элемент фильтра верхних частот выполнен в виде короткозамкнутого шлейфа несимметричной микрополосковой линии и соединен со второй выходной несимметричной микрополосковой линией, при этом длина всех разомкнутых и короткозамкнутых шлейфов одинакова и равна
- λCT - длина волны входного СВЧ-сигнала в диэлектрике, соответствующая частоте стыковки фильтра нижних частот и фильтра верхних частот; а их волновые сопротивления также одинаковы и равны
- где: ρ - волновое сопротивление шлейфов;
- RN - сопротивление нагрузок СВЧ-диплексера.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018113222A RU2682075C1 (ru) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Свч-диплексер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018113222A RU2682075C1 (ru) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Свч-диплексер |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2682075C1 true RU2682075C1 (ru) | 2019-03-14 |
Family
ID=65806135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018113222A RU2682075C1 (ru) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Свч-диплексер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2682075C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3737815A (en) * | 1970-11-27 | 1973-06-05 | G Low | High-q bandpass resonators utilizing bandstop resonator pairs |
SU647776A1 (ru) * | 1976-05-10 | 1979-02-15 | Предприятие П/Я Р-6045 | Сверхвысокочастотный диплексер |
US5191305A (en) * | 1991-07-02 | 1993-03-02 | Interstate Electronics Corporation | Multiple bandpass filter |
-
2018
- 2018-04-11 RU RU2018113222A patent/RU2682075C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3737815A (en) * | 1970-11-27 | 1973-06-05 | G Low | High-q bandpass resonators utilizing bandstop resonator pairs |
SU647776A1 (ru) * | 1976-05-10 | 1979-02-15 | Предприятие П/Я Р-6045 | Сверхвысокочастотный диплексер |
US5191305A (en) * | 1991-07-02 | 1993-03-02 | Interstate Electronics Corporation | Multiple bandpass filter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Schiffman B. Triplexer for wideband varactor frequency tripler // Stanford research institut. 1970, стр. 10. Protap Pramanick, Prakash Bhartia Modern RF and Microwave Filter Design // Artech House, 2016, стр. 212-213. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9515362B2 (en) | Tunable bandpass filter | |
CN102544653B (zh) | 微波四频带通滤波器 | |
JPH0372701A (ja) | 並列多段型帯域通過フィルタ | |
KR20120114729A (ko) | 대역통과 필터 및 전자 장치 | |
CN104466321A (zh) | 一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器 | |
US11095010B2 (en) | Bandpass filter with induced transmission zeros | |
Bastioli et al. | High power in-line pseudoelliptic evanescent mode filter using series lumped capacitors | |
Zakharov et al. | Features of the coupling coefficients of planar stepped-impedance resonators at higher resonance frequencies and application of such resonators for suppression of spurious passbands | |
CN104821420A (zh) | 一种可重构双频段带阻滤波器 | |
Gorur et al. | Design of dual-mode dual-band bandpass filter with independently tunable bandwidths and reconfigurable filtering characteristics | |
RU2488200C1 (ru) | Микрополосковый диплексер | |
RU2682075C1 (ru) | Свч-диплексер | |
KR101546931B1 (ko) | 트리플밴드 대역저지 필터 | |
Liang et al. | An independently tunable dual-band filter using asymmetric λ/4 resonator pairs with shared via-hole ground | |
JP4501729B2 (ja) | 高周波フィルタ | |
US20110248793A1 (en) | Band-pass filter based on crlh resonator and duplexer using the same | |
RU2645033C1 (ru) | СВЧ-мультиплексор | |
Bhat et al. | Electronically tunable dual band microwave filter | |
RU163500U1 (ru) | Микрополосковый фильтр | |
RU2065232C1 (ru) | Полосовой перестраиваемый фильтр свч | |
RU182132U1 (ru) | Микрополосковый фильтр верхних частот | |
Khalid et al. | Design of highly selective ultra-wideband bandpass filter using multiple resonance resonator | |
RU188419U1 (ru) | Полосно-заграждающий фильтр | |
RU2820791C1 (ru) | Неотражающий полосно-пропускающий фильтр нечетных гармоник | |
Alburaikan et al. | Miniaturized dual-wideband bandpass filter using coupled slotted open stubs |