UA150564U - Хвилевідно-планарний смугопропускаючий фільтр - Google Patents

Abstract

Хвилевідно-планарний смугопропускаючий фільтр, що містить діелектричну пластину, розташовану в E-площині прямокутного хвилеводу, на поверхні якої містяться металеві провідники, що мають електричний контакт із протилежними широкими стінками зазначеного хвилеводу, розміри і взаємне розташування яких на діелектричній пластині зумовлюють характеристику утворюваного фільтра у його смузі частот пропускання. Провідники (3, 4) є симетричними з обох сторін діелектричної пластини (1) і утворюють ряд попарно з'єднаних між собою резонаторів фільтра (5), розташованих вздовж вісі прямокутного хвилеводу (2), зазначені провідники в кожному з резонаторів утворюють дві секції хвилевідно-щілинної лінії із різними щілинами між гребенями, причому ширина щілини в першій секції резонатора дорівнює висоті хвилеводу, ширина щілини в другій секції становить від 0,05 до 0,1 зазначеної висоти, а довжина другої секції значно менша за довжину першої і становить не більше 0,2 від неї.

Description

Корисна модель належить до монтажних схем гібридно-інтегральних фільтрів сантиметрового і міліметрового діапазонів довжин хвиль. Фільтри такого типу зазвичай використовують у складі приймально-передавального обладнання широкосмугових бездротових систем, у радіолокаційних комплексах, тощо.

Найбільш близькою по суті до запропонованої корисної моделі є конструкція смугопропускаючого фільтра (Юотіпідпе Го Ніпе Топо, та ін. Ріпіїпе їуре тістожаме рапа-равзв5 тег. Патент ЕР 1605540 АТ 14.12.2005 ВиПейнйп 2005/50), що містить діелектричну пластину, розташовану між вузькими стінками прямокутного хвилевода (в Е-площині), на поверхні якої містяться металеві провідники, що мають електричний контакт з протилежними широкими стінками згаданого хвилеводу, розмір і взаємне розташування яких на діелектричній пластині зумовлюють характеристику Чебишова утворюваного ними смугопропускаючого фільтра.

Зазначений фільтр містить хоча б одну короткозамкнену на кінці порожнину прямокутної форми, розташовану перпендикулярно до площини діелектричної пластини. Розташування та розміри цієї порожнини визначають частоту полюса характеристики загасання фільтра, який зумовлює значне загасання фільтра на частотах навколо частоти зазначеного полюса.

Застосування додаткових елементів в хвилевідно-планарному фільтрі у вигляді однієї або декількох короткозамкнених на кінці порожнин довжиною приблизно у половину довжини хвилі на бажаних частотах виникнення полюсів поліпшує характеристику загасання фільтра і призводить до значного загасання на цих частотах і значного покращення селективності фільтра на частотах, що знаходяться безпосередньо поруч із нижньою і верхньою границями смуги пропускання фільтра, збільшуючи, таким чином, його прямокутність при незмінній кількості його резонаторів. Це, в свою чергу, дає можливість покращити вибіркові властивості фільтра без збільшення його дисипативних втрат.

Приведена конструкція має наступні недоліки: покращенні характеристики селективності були досягнуті за рахунок значного ускладнення і здорожчання конструкції, оскільки вона потребує точного виконання об'ємних робіт із суцільнометалевою конструкцією корпуса фільтра. Такі особливості конструкції фільтра призводять до того, що він не може розглядатися як інтегральний. Також, в разі необхідності переналаштовування фільтра (наприклад, перестроювання його по частоті), зазначена металева камера фільтра з виготовленими в ній

Зо порожнинами використана бути не може. Необхідність роботи на різних частотах призводить до необхідності створювати однотипні фільтри для кожного з використовуваних діапазонів частот, що також призводить до здорожчання фільтра у виробництві.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення хвилевідно-планарного смугопропускаючого фільтра, в якому за рахунок топології друкованих провідників, формуючих окремі резонатори фільтра, досягається задача розширення смуги пропускання фільтра, збільшується загасання в ній, зменшуються габарити фільтра, а також спрощується процес його виготовлення.

Поставлена задача вирішується тим, що хвилевідно-планарний смугопропускаючий фільтр із широкою смугою непропускання і високим загасанням в ній містить діелектричну пластину, лицьова і зворотна сторони якої містять друковані провідники. Пластина встановлена в Е- площині прямокутного хвилеводу. Зазначені провідники є симетричними з обох сторін діелектричної пластини і утворюють ряд попарно з'єднаних між собою резонаторів фільтра, розташованих вздовж вісі прямокутного хвилеводу. Згадані провідники у кожному з резонаторів утворюють дві секції хвилевідно-щілинної лінії з різними ширинами щілин між їх гребенями.

Ширина щілини в першій секції резонатора дорівнює ширині вузької стінки хвилеводу, а ширина щілини в другій секції становить величину від 0,05 до 0,1 зазначеної ширини. При цьому довжина першої секції значно менша довжини другої і становить не більше за 0,2 від неї.

Виконання кожного з резонаторів фільтра у вигляді двох секцій хвилевідно-щілинних ліній із суттєво різними ширинами щілин між їх гребенями забезпечує розширення смуги загородження, оскільки при цьому резонатор фільтра є вузлом із ступінчастою зміною імпедансу, для якого притаманне розширення діапазону частот між резонансами основного і першого вищого типів, якщо довжина високоомної секції є значно меншою за довжину низькоомної. Одночасно ступінчасте зменшення ширини щілини на границі, що розділяє дві секції резонатора, викликає появу резонансу в смузі частот його непропускання, що і є причиною виникнення полюса в частотній характеристиці робочого загасання фільтра і значного збільшення його загасання в смузі частот його непропускання. Зазначена реалізація резонаторів фільтра зумовлює зменшення їх довжини і, як наслідок, суттєве зменшення довжини всього фільтра.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких представлені: на фіг. 1 - хвилевідно-планарний смугопропускаючий фільтр; 60 на фіг. 2 - збільшене зображення одного із резонаторів фільтра.

Зображений на фіг. 1 хвилевідно-планарний смугопропускаючий фільтр складається із діелектричної пластини 1, яка розташована в Е-площині прямокутного хвилеводу 2, друкованих провідників З і 4, що містяться на лицьовій і зворотній сторонах пластини розміри і довжини яких однакові. Провідники З і 4 формують ряд з'єднаних попарно один з одним резонаторів 5, які розташовуються вздовж поздовжньої осі хвилеводу 2.

На фіг. 2 збільшено зображено один із зазначених резонаторів фільтра. Кожен з резонаторів складається з двох секцій, друковані провідники в яких утворюють хвилевідно-щілинні лінії 6, 7 з суттєво різними ширинами щілин між гребенями і суттєво різними їх довжинами, причому довжина секції з хвилевідно-щілинною лінією з більшою шириною щілини значно менша за довжину секції з хвилевідно-щілинною лінією з щілиною меншого розміру.

Зазначений хвилевідно-планарний смугопропускаючий фільтр працює наступним чином.

Вхідний сигнал поступає на ряд попарно з'єднаних між собою резонаторів, які разом утворюють фільтр НВЧ діапазону, а отже частотна характеристика фільтра цілком визначається такою характеристикою його резонаторів. За своєю суттю резонатори фільтра є розподіленими елементами, тобто елементами, розміри яких співставимі з довжиною хвилі. За цих умов резонатори принципово мають ряд резонансних частот, а характеристика загасання повністю залежить від взаємного розташування значень резонансних частот на частотній вісі. Оскільки кожен з резонаторів запропонованого фільтра реалізований як неоднорідний, тобто зіставлений з двох хвилевідно-щілинних ліній передачі з різними ширинами щілин між гребенями (а, відповідно, з секцій з різними значеннями імпедансу), довжина резонаторів зазнає значного скорочення порівняно з довжиною резонаторів на основі лінії передачі з одним значенням імпедансу (однорідними резонаторами). Це призводить до значного зменшення основної резонансної частоти, а при умові значного переважання довжини секції з меншою щілиною - і до суттєвого розширення діапазону частот між основним і першим вищим резонансами резонатора. Це в свою чергу, означає, що запропонований фільтр, розрахований на задану частоту смуги пропускання, буде мати значно ширшу смугу частот загородження порівняно з фільтром, виконаним на однорідних резонаторах, а лінійні розміри (габарити) його будуть значно меншими. Таким чином усуваються наступні недоліки найближчого аналога: незначне загасання в смузі частот непропускання і значні габарити фільтра.

Зо Крім того, чисельні і детальні розрахунки показують, що різка зміна ширини кожної з щілин хвилевідно-щілинних ліній на границі секцій резонатора еквівалентна дії послідовного коливального контура з резонансною частотою, що лежить в смузі частот між резонансами основного і першого вищого типів, причому зазначений контур під'єднується паралельно лінії передачі резонатора і шунтує її. Це призводить до появи полюса загасання в частотній залежності робочого загасання фільтра, причому, як видно, ця мета досягається у виключно планарній структурі фільтра. Таким чином усувається головний недолік найближчого аналога - недостатня технологічність і підвищена вартість фільтра.

Таким чином, запропонована конструкція забезпечує значне розширення діапазону непропускання хвилевідно-планарного смугопропускаючого фільтра, збільшення загасання в цій смузі, зменшення габаритів фільтра.

Завдяки покращенню конструкції найближчого аналога, вся структура фільтра стає повністю інтегральною, що забезпечує високу повторюваність характеристики, покращення технологічності і зменшення вартості при серійному випуску пристрою.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Хвилевідно-планарний смугопропускаючий фільтр, що містить діелектричну пластину, розташовану в Е-площині прямокутного хвилеводу, на поверхні якої містяться металеві провідники, що мають електричний контакт із протилежними широкими стінками зазначеного хвилеводу, розміри і взаємне розташування яких на дієлектричній пластині зумовлюють характеристику утворюваного фільтра у його смузі частот пропускання, який відрізняється тим, що провідники (3, 4) є симетричними з обох сторін діелектричної пластини (1) і утворюють ряд попарно з'єднаних між собою резонаторів фільтра (5), розташованих вздовж осі прямокутного хвилеводу (2), зазначені провідники в кожному з резонаторів утворюють дві секції хвилевідно-

   щілинної лінії із різними щілинами між гребенями, причому ширина щілини в першій секції резонатора дорівнює висоті хвилеводу, ширина щілини в другій секції становить від 0,05 до 0,1 зазначеної висоти, а довжина другої секції значно менша за довжину першої і становить не більше 0,2 від неї.

   " -- ше 000 ОО фіг. 1 67

   Фіг. 2 0 Компютернаверства ОО. Геріль 00000000 77 дп Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ -42,01601..-.