RU2785067C1 - Uhf filter of upper frequencies - Google Patents

Uhf filter of upper frequencies Download PDF

Info

Publication number
RU2785067C1
RU2785067C1 RU2021125108A RU2021125108A RU2785067C1 RU 2785067 C1 RU2785067 C1 RU 2785067C1 RU 2021125108 A RU2021125108 A RU 2021125108A RU 2021125108 A RU2021125108 A RU 2021125108A RU 2785067 C1 RU2785067 C1 RU 2785067C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
segments
strip conductor
dielectric substrate
filter
grounded base
Prior art date
Application number
RU2021125108A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Афанасьевич Беляев
Сергей Александрович Ходенков
Алексей Михайлович Попов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
Application granted granted Critical
Publication of RU2785067C1 publication Critical patent/RU2785067C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ultra-high frequency equipment.
SUBSTANCE: invention relates to ultra-high frequency equipment; it can be used in selective paths of receiving and transmitting systems. UHF filter of upper frequencies contains dielectric substrate, one surface of which is fully metallized and serves as a grounded base, and on the other surface, segments of a strip conductor are located, twisted in the form of a “pin”, connected to the grounded base through perpendicularly docked extended segment of the strip conductor. On dielectric substrate, a U-shape twisted strip conductor is located, from both sides of which a pair of segments of unidirectional strip conductors are located, interconnected by a short segment.
EFFECT: improvement of frequency-selective properties of a structure.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем.The invention relates to microwave technology and can be used in selective paths of receiving and transmitting systems.

Известен микрополосковый фильтр верхних частот (Патент на полезную модель РФ №154063, Н01Р 1/203, Н01Р 1/205), содержащий диэлектрическую подложку, одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположен прямоугольный полосковый металлический проводник, который одним своим широким краем соединен с экраном, а внешние линии передачи подключены к его узким краям с противоположных сторон.A high-pass microstrip filter is known (Utility Model Patent RF No. 154063, N01R 1/203, N01R 1/205), containing a dielectric substrate, one surface of which is completely metallized and serves as a grounded base, and on the other surface there is a rectangular strip metal conductor, which one of its wide edges is connected to the screen, and the external transmission lines are connected to its narrow edges from opposite sides.

Фильтр выполнен на подложке с диэлектрической проницаемостью ε=80 и толщиной 1 мм; подложка размещена в металлическом корпусе-экране, при этом высота верхней стенки экрана над поверхностью подложки составляет 5 мм. Внутренние размеры корпуса - 27×5×6 мм3. Частота среза микрополоскового фильтра верхних частот (Фиг. 4) ~2.6 ГГц, до частоты 7 ГГц на его амплитудно-частотной характеристике наблюдается полоса пропускания.The filter is made on a substrate with a dielectric constant ε=80 and a thickness of 1 mm; the substrate is placed in a metal housing-screen, while the height of the upper wall of the screen above the surface of the substrate is 5 mm. The internal dimensions of the body - 27×5×6 mm 3 . The cutoff frequency of the microstrip high-pass filter (Fig. 4) is ~2.6 GHz, up to a frequency of 7 GHz, a passband is observed on its amplitude-frequency characteristic.

Недостатком описанного микрополоскового фильтра верхних частот является недостаточно широкая полоса пропускания и низкая крутизна склона частотной характеристики, а также низкая технологичность.The disadvantage of the described microstrip high-pass filter is not wide enough bandwidth and low steepness of the slope of the frequency response, as well as low manufacturability.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является микрополосковый фильтр верхних частот (Патент на изобретение РФ №2670366, Н01Р 1/203), содержащий диэлектрическую подложку, одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположен полосковый металлический проводник отрезки которого свернуты в форме «шпильки» вдоль оси симметрии и в центральной части соединены с заземляемым основанием, через перпендикулярно состыкованный протяженный отрезок полоскового проводника. Рост крутизны склона частотной характеристики фильтра осуществляется наращиванием числа n полосковых проводников, состыкованных друг с другом в виде меандровой линии, где n=2, 3, 4…The closest in terms of essential features is a microstrip high-pass filter (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2670366, H01R 1/203), containing a dielectric substrate, one surface of which is completely metallized and serves as a grounded base, and on the other surface there is a strip metal conductor, the segments of which are folded in the form of a "hairpin" along the axis of symmetry and in the central part are connected to the grounded base, through a perpendicularly joined extended segment of the strip conductor. The increase in the steepness of the slope of the frequency response of the filter is carried out by increasing the number n of strip conductors, joined to each other in the form of a meander line, where n=2, 3, 4…

Фильтр n=3 (Фиг. 3) выполнен на подложке из керамики ТБНС с диэлектрической проницаемостью ε=80. В конструкции была использована подложка размерами 12.32×7.44×1.00 мм3. Частота среза (Фиг. 4) фильтра ƒс=2 ГГц, полоса пропускания фильтра, сформированная 11 резонансами, наблюдается на амплитудно-частотной характеристике до 7.9 ГГц.The filter n=3 (Fig. 3) is made on a ceramic substrate TBNS with a dielectric constant ε=80. The construction used a substrate with dimensions of 12.32×7.44×1.00 mm 3 . The cutoff frequency (Fig. 4) of the filter ƒ with =2 GHz, the filter bandwidth formed by 11 resonances, is observed on the frequency response up to 7.9 GHz.

Недостатком описанного микрополоскового фильтра верхних частот является недостаточно широкая полоса пропускания, относительно пологий склон частотной характеристики, а также относительно слабое подавление мощности на частотах полосы загражденияThe disadvantage of the described microstrip high-pass filter is an insufficiently wide passband, a relatively gentle slope of the frequency response, and relatively weak power suppression at the stopband frequencies.

Задачей изобретения является улучшение частотно-селективных свойств конструкции.The objective of the invention is to improve the frequency-selective properties of the design.

Указанная задача достигается тем, что в СВЧ фильтре верхних частот, содержащем диэлектрическую подложку, одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположены отрезки полоскового проводника, свернутые в форме «шпильки», соединенные с заземляемым основанием, через перпендикулярно состыкованный протяженный отрезок полоскового проводника, согласно техническому решению, на диэлектрической подложке размещен свернутый П-образно полосковый проводник, по обе стороны от которого расположены по паре отрезков сонаправленных полосковых проводников, соединенных между собой коротким отрезком, , а электромагнитное взаимодействие трех резонаторов приводит к возникновению полюса затухания мощности на амплитудно-частотной характеристике.This task is achieved by the fact that in the microwave high-pass filter containing a dielectric substrate, one surface of which is completely metallized and serves as a grounded base, and on the other surface there are segments of a strip conductor, rolled up in the form of a "hairpin", connected to a grounded base, through a perpendicularly docked an extended segment of a strip conductor, according to the technical solution, a U-shaped strip conductor is placed on a dielectric substrate, on both sides of which there are a pair of segments of codirectional strip conductors connected to each other by a short segment, and the electromagnetic interaction of the three resonators leads to the appearance of an attenuation pole power on the amplitude-frequency characteristic.

Техническим результатом изобретения является улучшение частотно-селективных свойств конструкции, в частности расширение полосы пропускания конструкции, рост крутизны склона ее частотной характеристики, а также увеличение подавления мощности на частотах полосы заграждения, за счет заявляемого расположения на диэлектрической подложке полосковых проводников.The technical result of the invention is the improvement of the frequency-selective properties of the structure, in particular, the expansion of the bandwidth of the structure, the increase in the steepness of the slope of its frequency response, as well as the increase in power suppression at the frequencies of the stop band, due to the inventive arrangement of strip conductors on a dielectric substrate.

Изобретение поясняется чертежами: Фиг. 1 - устройство СВЧ фильтра верхних частот, Фиг. 2 - его амплитудно-частотная характеристика (S21, S11).The invention is illustrated by drawings: Fig. 1 shows a microwave high-pass filter device, FIG. 2 - its amplitude-frequency characteristic (S 21 , S 11 ).

Заявляемый СВЧ фильтр верхних частот (Фиг. 1), содержит диэлектрическую подложку (1), одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположены свернутый П-образно полосковый проводник с тремя протяженными (длина в несколько раз больше ширины) отрезками (11) и (12), по обе стороны от которого расположены свернутые в форме «шпильки» отрезки полоскового проводника (2)-(4) и (7)-(9), причем отрезки (2), (4), (7), (9) являются протяженными, а отрезки (3) и (8) - практически квадратными. При этом, все отрезки, свернутые в форме «шпильки», соединены с заземляемым основанием через перпендикулярно состыкованный протяженный отрезок полоскового проводника (5) или (10). В каждой паре сонаправленных проводников, расположенных как слева от свернутого П-образно полоскового проводника, так и справа, отрезки полоскового проводника (2)-(5) и (6)-(10) соединены между собой коротким отрезком полоскового проводника (6), длина которого должна быть больше его ширины.The inventive microwave high-pass filter (Fig. 1) contains a dielectric substrate (1), one surface of which is completely metallized and serves as a grounded base, and on the other surface there is a U-shaped strip conductor folded with three extended ones (the length is several times greater than the width) segments (11) and (12), on both sides of which there are segments of a strip conductor (2) - (4) and (7) - (9) rolled up in the form of a "hairpin", and segments (2), (4), (7), (9) are extended, and segments (3) and (8) are almost square. At the same time, all segments rolled up in the form of a "stud" are connected to the grounded base through a perpendicularly joined extended segment of the strip conductor (5) or (10). In each pair of co-directional conductors located both to the left of the U-shaped strip conductor and to the right, segments of the strip conductor (2)-(5) and (6)-(10) are interconnected by a short segment of the strip conductor (6), whose length must be greater than its width.

Разберем принцип действия СВЧ фильтра верхних частот. Расположенные (Фиг. 1) на диэлектрической подложке (1), свернутые полосковые проводники, при подаче на вход (13) конструкции электромагнитного сигнала выполняют функцию трех микрополосковых многомодовых резонаторов. Пять нижайших мод колебаний, как от входного, так и выходного резонатора с отрезками (2)-(10) полоскового проводника участвуют в формировании полосы пропускания фильтра. От резонатора со свернутым П-образно полосковым проводником, образованным отрезками (11)-(12), в формировании полосы пропускания фильтра участвуют две нижайших моды колебаний. Таким образом, порядок СВЧ фильтра верхних частот - двенадцатый.Let's analyze the principle of operation of the microwave high-pass filter. Located (Fig. 1) on a dielectric substrate (1), coiled strip conductors, when applied to the input (13) of the electromagnetic signal structure, perform the function of three microstrip multimode resonators. The five lowest oscillation modes, both from the input and output resonators with segments (2)-(10) of the strip conductor, are involved in the formation of the filter passband. From a resonator with a U-shaped strip conductor formed by segments (11)-(12), two lowest oscillation modes participate in the formation of the filter passband. Thus, the order of the microwave high-pass filter is twelfth.

Варьируя длину и ширину отрезков (2)-(12) полосковых проводников трех резонаторов, зазоры между их отрезками (9) и (11), а также вертикальное смещение проводников смежных резонаторов относительно друг друга, можно корректировать их собственные частоты, что позволяет настроить полосу пропускания заявляемого СВЧ фильтра верхних частот с максимально допустимым уровнем потерь на отражение в ней S11≤-14 дБ.By varying the length and width of segments (2)-(12) of the strip conductors of three resonators, the gaps between their segments (9) and (11), as well as the vertical displacement of the conductors of adjacent resonators relative to each other, it is possible to correct their natural frequencies, which allows you to adjust the band transmission of the inventive microwave high-pass filter with the maximum allowable level of reflection loss in it S 11 ≤-14 dB.

Пример выполнения СВЧ фильтра верхних частот (Фиг. 1). В конструкции была использована подложка размерами 18.35×13.80×1.00 мм3 с диэлектрической проницаемостью ε=9.8 (СВЧ материал - поликор). Отступы от краев подложки до отрезков (2) и (12) равны толщине подложки h=1 мм. Частота среза заявляемого фильтра (кривые 1 на Фиг. 2), также как частота среза фильтра-прототипа (кривая 2 на Фиг. 2) зафиксирована ƒc=2.00 ГГц. Полоса пропускания заявляемого фильтра, измеренная по уровню -3 дБ от уровня минимальных потерь на ее частотах Lmin=0.35 дБ, находится в частотном диапазоне 2.00-8.14 ГГц, а полоса пропускания фильтра-прототипа, измеренная аналогично - в частотном диапазоне 2.00-7.97 ГГц, т.е. имеет меньшую протяженность. Кроме того, по сравнению с фильтром-прототипом заявляемый фильтр за счет полюсы затухания мощности на амплитудно-частотной характеристике имеет более крутой склон частотной характеристики, также более сильное подавление мощности в полосе заграждения.An example of a microwave high-pass filter (Fig. 1). The construction used a substrate with dimensions of 18.35×13.80×1.00 mm 3 with dielectric constant ε=9.8 (microwave material - polycor). The indents from the edges of the substrate to the segments (2) and (12) are equal to the thickness of the substrate h=1 mm. The cutoff frequency of the proposed filter (curves 1 in Fig. 2), as well as the cutoff frequency of the prototype filter (curve 2 in Fig. 2) is fixed ƒ c =2.00 GHz. The bandwidth of the inventive filter, measured at the level of -3 dB from the level of minimum loss at its frequencies L min =0.35 dB, is in the frequency range of 2.00-8.14 GHz, and the bandwidth of the prototype filter, measured similarly - in the frequency range of 2.00-7.97 GHz , i.e. has a shorter length. In addition, compared with the prototype filter, the inventive filter due to the power attenuation pole on the amplitude-frequency characteristic has a steeper slope of the frequency response, as well as stronger power suppression in the stop band.

Конструктивные параметры фильтра, а в частности длина и ширина отрезков проводников - (2): 5.10×1.21 мм2, (3): 0.70×0.68 мм2, (4): 5.20×1.14 мм2, (5): 4.50×0.30 мм2, (6): 1.22×0.40 мм2, (7): 5.20×0.92 мм2, (8): 0.74×0.70 мм2, (9): 6.70×0.18 мм2, (10): 4.50×0.78 мм2, (11): 7.30×0.21 мм2, (12): 3.69×0.50 мм2. Зазоры между отрезками (9) и (11) полосковых проводников - 0.03 мм, расстояние между отрезками (5) и (10) - 4.26 мм.Structural parameters of the filter, and in particular the length and width of the conductor segments - (2): 5.10×1.21 mm 2 , (3): 0.70×0.68 mm 2 , (4): 5.20×1.14 mm 2 , (5): 4.50×0.30 mm 2 , (6): 1.22×0.40 mm 2 , (7): 5.20×0.92 mm 2 , (8): 0.74×0.70 mm 2 , (9): 6.70×0.18 mm 2 , (10): 4.50×0.78 mm 2 , (11): 7.30×0.21 mm 2 , (12): 3.69×0.50 mm 2 . The gaps between the segments (9) and (11) of the strip conductors are 0.03 mm, the distance between the segments (5) and (10) is 4.26 mm.

Таким образом, заявляемый СВЧ фильтр верхних частот обладает более лучшими частотно-селективными свойствами: имеет более крутой склон частотной характеристики, большее подавление мощности в полосе заграждения, а также более широкую полосу пропускания.Thus, the inventive microwave high-pass filter has better frequency-selective properties: it has a steeper slope in the frequency response, greater power suppression in the stopband, and a wider bandwidth.

Claims (1)

СВЧ фильтр верхних частот, содержащий диэлектрическую подложку, одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположены отрезки полоскового проводника, свернутые в форме «шпильки», соединенные с заземляемым основанием через перпендикулярно состыкованный протяженный отрезок полоскового проводника, отличающийся тем, что на диэлектрической подложке размещен свернутый П-образно полосковый проводник, по обе стороны от которого расположены по паре отрезков сонаправленных полосковых проводников, соединенных между собой коротким отрезком, а электромагнитное взаимодействие трех резонаторов приводит к возникновению полюса затухания мощности на амплитудно-частотной характеристике.A high-frequency microwave filter containing a dielectric substrate, one surface of which is completely metallized and serves as a grounded base, and on the other surface there are segments of a strip conductor rolled up in the form of a “hairpin” connected to the grounded base through a perpendicularly joined extended segment of a strip conductor, characterized in that that a U-shaped strip conductor is placed on a dielectric substrate, on both sides of which there are a pair of segments of codirectional strip conductors connected to each other by a short segment, and the electromagnetic interaction of the three resonators leads to the appearance of a power attenuation pole on the amplitude-frequency characteristic.
RU2021125108A 2021-08-24 Uhf filter of upper frequencies RU2785067C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2785067C1 true RU2785067C1 (en) 2022-12-02

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807984C1 (en) * 2023-09-06 2023-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) Microstrip diplexer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754198A (en) * 1972-03-20 1973-08-21 Itt Microstrip filter
SU1058012A1 (en) * 1981-11-19 1983-11-30 Войсковая Часть 44388-Р/1 Microstrip filter
US4701727A (en) * 1984-11-28 1987-10-20 General Dynamics, Pomona Division Stripline tapped-line hairpin filter
JP2005341140A (en) * 2004-05-26 2005-12-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Superconducting high frequency band pass filter
RU2670366C1 (en) * 2017-10-30 2018-10-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Microstrip high pass filter
RU2672821C1 (en) * 2017-10-30 2018-11-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Band pass filter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754198A (en) * 1972-03-20 1973-08-21 Itt Microstrip filter
SU1058012A1 (en) * 1981-11-19 1983-11-30 Войсковая Часть 44388-Р/1 Microstrip filter
US4701727A (en) * 1984-11-28 1987-10-20 General Dynamics, Pomona Division Stripline tapped-line hairpin filter
JP2005341140A (en) * 2004-05-26 2005-12-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Superconducting high frequency band pass filter
RU2670366C1 (en) * 2017-10-30 2018-10-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Microstrip high pass filter
RU2672821C1 (en) * 2017-10-30 2018-11-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Band pass filter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807984C1 (en) * 2023-09-06 2023-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) Microstrip diplexer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gorur et al. Uniplanar compact wideband bandstop filter
RU2402121C1 (en) Strip-line bandpass filter
Shome et al. A compact design of circular ring-shaped MMR based bandpass filter for UWB applications
RU2475900C1 (en) Microstrip pass-band filter
RU2480867C1 (en) Pass band filter
RU2400874C1 (en) Strip-line filter
RU2528148C1 (en) Bandpass microwave filter
RU2785067C1 (en) Uhf filter of upper frequencies
RU2677103C1 (en) Microstrip low-pass filter
RU2675206C1 (en) Microstrip broadband band-pass filter
RU2590313C1 (en) Strip harmonic filter
RU2607303C1 (en) Microstrip bandpass filter
RU2715358C1 (en) High-selective high-pass strip filter
Belyaev et al. A three-mode microstrip resonator and a miniature ultra-wideband filter based on it
Belyaev et al. Investigation of microstrip high-pass filters based on multimode resonator
RU2659321C1 (en) Miniature strip filter
RU2781040C1 (en) Microwave filter
RU2670366C1 (en) Microstrip high pass filter
RU2775868C1 (en) Highly selective microstrip band pass filter
RU2710386C2 (en) Miniature bandpass filter
RU2658576C1 (en) Strip-line bandpass filter
RU2730395C1 (en) Microstrip ultra-broadband filter
RU2748864C1 (en) Microstrip bandpass filter
Leksikov et al. A method of stopband widening in BPF based on two-conductor suspended-substrate resonators
RU218773U1 (en) MINIATURE STRIP-BAND FILTER