RU2730395C1 - Microstrip ultra-broadband filter - Google Patents
Microstrip ultra-broadband filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2730395C1 RU2730395C1 RU2019138143A RU2019138143A RU2730395C1 RU 2730395 C1 RU2730395 C1 RU 2730395C1 RU 2019138143 A RU2019138143 A RU 2019138143A RU 2019138143 A RU2019138143 A RU 2019138143A RU 2730395 C1 RU2730395 C1 RU 2730395C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- narrow
- microstrip
- filter
- substrate
- frequency
- 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
- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
- H01P1/203—Strip line filters
Abstract
Description
Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем.The invention relates to ultra-high frequency technology and can be used in selective paths of receiving and transmitting systems.
Известен микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр (Патент на изобретение РФ №2675206, Н01Р 1/203), содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземленное основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники резонаторов, связанные электромагнитно и кондуктивно, и дополнительные полосковые проводники, боковые стороны которых соединены с соседствующими резонаторами, при этом проводники резонаторов выполнены нерегулярными, а участки полосковых проводников наружных резонаторов от разомкнутого конца до точки их кондуктивного соединения с дополнительными проводниками расположены ортогонально проводникам внутренних резонаторов.Known is a microstrip broadband bandpass filter (RF Patent No. 2675206,
Недостатком описанного микрополоскового широкополосного полосно-пропускающего фильтра являются его относительно невысокие частотно-селективные свойства, а в частности узкая высокочастотная полоса заграждения.The disadvantage of the described microstrip broadband bandpass filter is its relatively low frequency-selective properties, and in particular, a narrow high-frequency stopband.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является микрополосковый фильтр нижних частот (Патент на изобретение РФ №2677103, Н01Р 1/203), содержащий подложку с относительной диэлектрической проницаемостью ε и толщиной d, с одной стороны которой выполнен металлический экран, а на противоположной стороне подложки расположен свернутый в форме меандра нерегулярный полосковый проводник, широкие и узкие отрезки которого соединены друг с другом каскадно, образуя пять параллельных рядов, причем в смежных рядах широкие отрезки расположены напротив узких.The closest in terms of the set of essential features is a microstrip low-pass filter (Patent for invention of the Russian Federation No. 2677103, Н01Р 1/203), containing a substrate with a relative dielectric constant ε and thickness d, on one side of which a metal screen is made, and on the opposite side of the substrate is located an irregular striped conductor rolled in the shape of a meander, wide and narrow sections of which are connected to each other in cascade, forming five parallel rows, and in adjacent rows wide sections are located opposite narrow ones.
Отличие частотно-селективных свойств описанного микрополоскового фильтра нижних частот от заявляемого микрополоскового сверхширокополосного (полосно-пропускающего) фильтра является прохождение мощности на низких частотах. Недостатком микрополоскового фильтра нижних частот является относительно неширокая высокочастотная полоса заграждения, а также его сравнительно большие размеры.The difference between the frequency-selective properties of the described microstrip low-pass filter from the claimed microstrip ultra-wideband (band-pass) filter is the transmission of power at low frequencies. The disadvantage of the microstrip low-pass filter is the relatively narrow high-frequency stopband, as well as its relatively large size.
Задачей изобретения является улучшение частотно-селективных свойств микрополоскового сверхширокополосного фильтра за счет расширения его высокочастотной полосы заграждения, а также уменьшение размеров конструкции.The objective of the invention is to improve the frequency-selective properties of a microstrip ultra-wideband filter by expanding its high-frequency stop band, as well as reducing the size of the structure.
Указанная задача достигается тем, что в микрополосковом сверхширокополосном фильтре, содержащий подложку с относительной диэлектрической проницаемостью ε и толщиной d, с одной стороны которой выполнен металлический экран, а на противоположной стороне подложки расположен свернутый нерегулярный полосковый проводник, широкие и узкие отрезки которого соединены друг с другом каскадно, согласно техническому решению, центральный узкий и крайние узкие полосковые проводники ортогонально состыкованы с каскадно-соединенными тремя отрезками полосковых проводников - узким, широким и узким, заземленным свободным концом на основание.This task is achieved by the fact that in a microstrip ultrawideband filter containing a substrate with a relative permittivity ε and thickness d, on one side of which a metal screen is made, and on the opposite side of the substrate there is a rolled irregular strip conductor, wide and narrow sections of which are connected to each other cascade, according to the technical solution, the central narrow and extreme narrow strip conductors are orthogonally docked with cascade-connected three segments of strip conductors - a narrow, wide and narrow, grounded free end to the base.
Техническим результатом изобретения является улучшение частотно-селективных свойств микрополоскового сверхширокополосного фильтра за счет расширения его высокочастотной полосы заграждения, а также повышение миниатюрности фильтра за счет заявляемого расположения какскадно-соединенных трех отрезков полосковых проводников, заземленных с одного конца на основание.The technical result of the invention is to improve the frequency-selective properties of the microstrip ultra-wideband filter by expanding its high-frequency barrier band, as well as increasing the miniature of the filter due to the claimed arrangement of three cascaded-connected strip conductors grounded from one end to the base.
Изобретение поясняется чертежами: Фиг. 1 - устройство микрополоскового сверхширокополосного фильтра, Фиг. 2 - его амплитудно-частотная характеристика, (частотная зависимость коэффициентов передачи S21, S11).The invention is illustrated by drawings: FIG. 1 is a microstrip ultra wideband filter device, FIG. 2 - its amplitude-frequency characteristic, (frequency dependence of transmission coefficients S 21 , S 11 ).
Заявляемый микрополосковый сверхширокополосный фильтр (Фиг. 1), реализован на подложке (1) с относительной диэлектрической проницаемостью 8 и толщиной d, с одной стороны которой выполнен металлический экран (2), а на противоположной стороне подложки расположен свернутый нерегулярный полосковый проводник (3-8), широкие (3, 5, 7) и узкие (4а, 4б, 6, 8) отрезки которого соединены друг с другом каскадно. Чтобы миниатюризировать конструкцию крайние узкие отрезки полоскового проводника дополнительно свернуты, за счет отрезка (4а), который, по сути, является продолжением отрезка (4б). Такое дополнительное сворачивание отрезков полоскового проводника (4а, 4б) не существенно влияет на частотно-селективные свойства микрополоскового сверхширокополосного фильтра. Таким образом, полосковый проводник с широкими и узкими отрезками полоскового проводника (3-8) может быть соединен в форме меандра, или в форме близкой к форме меандра, как это показано на (Фиг. 1).The inventive microstrip ultra-wideband filter (Fig. 1) is implemented on a substrate (1) with a relative permittivity of 8 and a thickness d, on one side of which a metal shield (2) is made, and on the opposite side of the substrate there is a rolled irregular strip conductor (3-8 ), wide (3, 5, 7) and narrow (4a, 4b, 6, 8) segments of which are connected to each other in cascade. To miniaturize the structure, the extreme narrow sections of the strip conductor are additionally folded due to the segment (4a), which, in fact, is a continuation of the segment (4b). This additional folding of the strip conductor segments (4a, 4b) does not significantly affect the frequency selective properties of the microstrip ultrawideband filter. Thus, a strip conductor with wide and narrow strip conductor lengths (3-8) can be connected in a meander shape, or in a shape close to a meander shape, as shown in (Fig. 1).
Крайние узкие полосковые проводники (4б) ортогонально состыкованы с каскадно-соединенными тремя отрезками полосковых проводников - узким (9), широким (10) и узким (11), заземленным свободным концом на основание, образующих пару вертикальных рядов отрезков. Аналогично, центральный узкий полосковый проводник (8) ортогонально состыкован с каскадно-соединенными тремя отрезками полосковых проводников - узким (12), широким (13) и узким (14), заземленным свободным концом на основание, образующих третий вертикальный ряд отрезков. На широких отрезках (3) полоскового проводника расположены «вход» и «выход» микрополоскового сверхширокополосного фильтра.The extreme narrow strip conductors (4b) are orthogonally docked with cascade-connected three segments of strip conductors - narrow (9), wide (10) and narrow (11), grounded by the free end to the base, forming a pair of vertical rows of segments. Similarly, the central narrow strip conductor (8) is orthogonally docked with three cascaded sections of strip conductors - narrow (12), wide (13) and narrow (14), grounded by their free end to the base, forming the third vertical row of segments. On wide sections (3) of the strip conductor, the “input” and “output” of the microstrip ultrawideband filter are located.
Разберем принцип действия заявляемого фильтра. Аналогично, как и в конструкции микрополоскового фильтра нижних частот (Патент на изобретение РФ №2677103, Н01Р 1/203), расположенные (Фиг. 1) на подложке (1) с диэлектрической проницаемостью 8 и толщиной d, широкие и узкие отрезки (3-8) полоскового проводника, при подаче на «вход» конструкции электромагнитного сигнала выполняют функцию полуволновых микрополосковых резонаторов каскадно-соединенных друг с другом, прошедший сигнал снимается с «выхода» конструкции.Let's analyze the principle of the proposed filter. Similarly, as in the design of a microstrip low-pass filter (Patent for invention of the Russian Federation No. 2677103, Н01Р 1/203), located (Fig. 1) on a substrate (1) with a dielectric constant of 8 and thickness d, wide and narrow segments (3- 8) a strip conductor, when applied to the "input" of the structure of an electromagnetic signal, they perform the function of half-wave microstrip resonators cascade-connected to each other, the transmitted signal is taken from the "output" of the structure.
За счет каскадно-соединенных отрезков полосковых проводников (9-11) и (12-14), заземленных свободным концом на основание, образующих три вертикальных ряда отрезков, на амплитудно-частотной характеристике конструкции на низких частотах наблюдается подавление мощности (Фиг. 2), вблизи высокочастотного склона полосы пропускания возникает полюс затухания, а высокочастотная полоса заграждения существенно расширяется. Таким образом, микрополосковый фильтр нижних частот преобразуется в микрополосковый сверхширокополосный (полосно-пропускающий) фильтр. При этом крутизна низкочастотного склона фильтра растет пропорционально увеличению в конструкции числа сворачиваний полоскового проводника, которое сопровождается наращиванием числа соответствующих вертикальных рядов, состоящих из трех каскадно-соединенных отрезков полосковых проводников, ортогонально состыкованных с горизонтальными узкими отрезками полоскового проводника.Due to the cascade-connected sections of strip conductors (9-11) and (12-14), grounded by the free end to the base, forming three vertical rows of sections, power suppression is observed on the frequency response of the structure at low frequencies (Fig. 2), an attenuation pole appears near the high frequency slope of the passband, and the high frequency stopband expands significantly. Thus, the microstrip low-pass filter is converted into a microstrip ultra-wideband (band-pass) filter. In this case, the slope of the low-frequency slope of the filter increases in proportion to the increase in the number of folds of the strip conductor in the design, which is accompanied by an increase in the number of corresponding vertical rows, consisting of three cascade-connected sections of strip conductors, orthogonally docked with horizontal narrow sections of the strip conductor.
Пример выполнения микрополоскового сверхширокополосного фильтра (Фиг. 1). В конструкции была использована монолитная подложка, размерами 26.2×19.2 мм2 из материала - поликор с диэлектрической проницаемостью ε=9.8 и толщиной d=1 мм. Отступы от краев подложки до отрезков полосковых проводников (3, 4а) равны толщине подложки. Отметим, что площадь подложки фильтра примерно в 1.8 раза меньше чем у прототипа, при этом частота среза фильтра-прототипа fc≈2.5 ГГц, а у сверхширокополосного фильтра низкочастотная граница полосы пропускания - 0.6 ГГц, а высокочастотная - 2.5 ГГц, соответственно (Фиг. 2), его центральная частота полосы пропускания ƒ0=1.55 ГГц, а относительная ширина полосы пропускания Δƒ/ƒ0=122.9%, где Δƒ - ширина полосы пропускания по уровню -3 дБ от уровня минимальных потерь. Кроме того у заявляемого фильтра существенно расширена высокочастотная полоса заграждения - по уровню -60 дБ до частоты 7 ГГц (у фильтра-прототипа по уровню -60 дБ до частоты 5 ГГц).An example of the implementation of a microstrip ultra-wideband filter (Fig. 1). The construction used a monolithic substrate with dimensions of 26.2 × 19.2 mm 2 made of polycor material with a dielectric constant ε = 9.8 and a thickness d = 1 mm. The indents from the edges of the substrate to the strip conductor segments (3, 4a) are equal to the thickness of the substrate. Note that the area of the filter substrate is approximately 1.8 times less than that of the prototype, while the cutoff frequency of the prototype filter is f c ≈ 2.5 GHz, while the ultrawideband filter has a low-frequency passband border of 0.6 GHz, and a high-frequency border of 2.5 GHz, respectively (Fig. 2), its central bandwidth is ƒ 0 = 1.55 GHz, and its relative bandwidth is Δƒ / ƒ 0 = 122.9%, where Δƒ is the bandwidth at a level of -3 dB from the level of minimum losses. In addition, the proposed filter has a significantly expanded high-frequency stop band - at a level of -60 dB to a frequency of 7 GHz (for a prototype filter at a level of -60 dB to a frequency of 5 GHz).
Конструктивные параметры заявляемого микрополоскового сверхширокополосного фильтра, а в частности длина и ширина отрезков полоскового проводника - (3): 4.5×2.9 мм2, (4а): 0.3×0.2 мм2, (4б): 6.3×0.2 мм2, (5): 4,8×4.7 мм2, (6): 7.2×0.4 мм2, (7): 4.8×4.8 мм2, (8): 7.0×0.2 мм2. Длина и ширина отрезков полоскового проводника образующих пару вертикальных рядов отрезков - (9): 3.5×0.2 мм2, (10): 3.9×3.4 мм2, (11): 6.6×0.2 мм2, а также третьего вертикального ряда отрезков - (12): 3.9×0.2 мм2, (13): 3.8×3.2 мм2, (14): 7.4×0.2 мм2, соответственно.The design parameters of the inventive microstrip ultra-wideband filter, and in particular the length and width of the strip conductor segments - (3): 4.5 × 2.9 mm 2 , (4a): 0.3 × 0.2 mm 2 , (4b): 6.3 × 0.2 mm 2 , (5) : 4.8 × 4.7 mm 2 , (6): 7.2 × 0.4 mm 2 , (7): 4.8 × 4.8 mm 2 , (8): 7.0 × 0.2 mm 2 . The length and width of the strip conductor segments forming a pair of vertical rows of segments - (9): 3.5 × 0.2 mm 2 , (10): 3.9 × 3.4 mm 2 , (11): 6.6 × 0.2 mm 2 , as well as the third vertical row of segments - ( 12): 3.9 × 0.2 mm 2 , (13): 3.8 × 3.2 mm 2 , (14): 7.4 × 0.2 mm 2 , respectively.
Таким образом, заявляемый микрополосковый сверхширокополосный фильтр по сравнению с фильтром-прототипом обладает лучшими частотно-селективными свойствами за счет более широкой высокочастотной полосы заграждения. Заявляемое расположение трех вертикальных рядов с тремя каскадно-соединенными отрезками полосковых проводников, заземленных с одного конца на основание, позволяет существенно миниатюризировать конструкцию фильтра.Thus, the inventive microstrip ultrawideband filter, in comparison with the prototype filter, has better frequency-selective properties due to a wider high-frequency stop band. The claimed arrangement of three vertical rows with three cascade-connected sections of strip conductors, grounded from one end to the base, makes it possible to significantly miniaturize the filter design.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138143A RU2730395C1 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Microstrip ultra-broadband filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138143A RU2730395C1 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Microstrip ultra-broadband filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2730395C1 true RU2730395C1 (en) | 2020-08-21 |
Family
ID=72237736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019138143A RU2730395C1 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Microstrip ultra-broadband filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2730395C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4578656A (en) * | 1983-01-31 | 1986-03-25 | Thomson-Csf | Microwave microstrip filter with U-shaped linear resonators having centrally located capacitors coupled to ground |
| RU2607303C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Microstrip bandpass 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 |
| RU2675206C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-12-17 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Microstrip broadband band-pass filter |
| RU2677103C1 (en) * | 2017-12-18 | 2019-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Microstrip low-pass filter |
-
2019
- 2019-11-25 RU RU2019138143A patent/RU2730395C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4578656A (en) * | 1983-01-31 | 1986-03-25 | Thomson-Csf | Microwave microstrip filter with U-shaped linear resonators having centrally located capacitors coupled to ground |
| RU2607303C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Microstrip bandpass 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 |
| RU2677103C1 (en) * | 2017-12-18 | 2019-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Microstrip low-pass filter |
| RU2675206C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-12-17 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Microstrip broadband band-pass filter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hong et al. | An optimum ultra‐wideband microstrip filter | |
| Li et al. | UWB bandpass filter with notched band using DSRR | |
| Zakaria et al. | Compact structure of band-pass filter integrated with Defected Microstrip Structure (DMS) for wideband applications | |
| Shome et al. | A compact design of circular ring-shaped MMR based bandpass filter for UWB applications | |
| RU2528148C1 (en) | Bandpass microwave filter | |
| RU2626224C1 (en) | Broadband stripline filter | |
| RU2730395C1 (en) | Microstrip ultra-broadband filter | |
| RU2677103C1 (en) | Microstrip low-pass filter | |
| RU2675206C1 (en) | Microstrip broadband band-pass filter | |
| RU2715358C1 (en) | High-selective high-pass strip filter | |
| Mandal et al. | Compact wideband coplanar stripline bandpass filter with wide upper stopband and its application to antennas | |
| Wang et al. | Compact tri-band notched UWB bandpass filter based on interdigital hairpin finger structure | |
| RU2607303C1 (en) | Microstrip bandpass filter | |
| RU2748864C1 (en) | Microstrip bandpass filter | |
| Shan et al. | Design of an UWB bandpass filter with a notched band using asymmetric loading stubs | |
| RU2590313C1 (en) | Strip harmonic filter | |
| RU2697891C1 (en) | Microstrip diplexer | |
| RU2658576C1 (en) | Strip-line bandpass filter | |
| RU2670366C1 (en) | Microstrip high pass filter | |
| Abdalla et al. | Compact UWB LPF based on uni-planar metamaterial complementary split ring resonator | |
| RU2710386C2 (en) | Miniature bandpass filter | |
| RU2708342C1 (en) | Highly selective low pass filter | |
| RU2785067C1 (en) | Uhf filter of upper frequencies | |
| Wu et al. | Novel simplified dual-composite right/left-handed transmission line and its application in bandpass filter with dual notch bands | |
| RU2743007C1 (en) | Microstrip bandpass filter and device comprising microstrip bandpass filter |