RU2644976C1 - Microstrip broadband filter - Google Patents
Microstrip broadband filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644976C1 RU2644976C1 RU2016132968A RU2016132968A RU2644976C1 RU 2644976 C1 RU2644976 C1 RU 2644976C1 RU 2016132968 A RU2016132968 A RU 2016132968A RU 2016132968 A RU2016132968 A RU 2016132968A RU 2644976 C1 RU2644976 C1 RU 2644976C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductors
- filter
- wide
- frequency
- microstrip
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем.The invention relates to techniques for microwave frequencies and can be used in the selective paths of receiving and transmitting systems.
Известен полосно-пропускающий фильтр (Патент РФ №2480867, Н01Р 1/203), содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую сторону нанесен полосковый проводник, частично расщепленный продольной щелью с одного конца. Относительная длина нерасщепленного участка двухмодового резонатора составляет от 16% до 65% его длины. Полосно-пропускающий фильтр, состоящий из одного двухмодового шпилькового микрополоскового резонатора, работает следующим образом. Он имеет две низкочастотные моды колебаний, одна из которых четная, а другая - нечетная. Для четной моды колебаний токи на расщепленном участке проводника по обе стороны щели текут в одном направлении и продолжают течь на нерасщепленном участке. Для нечетной моды токи на расщепленном участке текут в противоположных направлениях и отсутствуют на нерасщепленном участке.Known band-pass filter (RF Patent No. 2480867, H01P 1/203), containing a dielectric substrate, on one side of which is grounded metalized base, and on the second side is a strip conductor, partially split by a longitudinal gap at one end. The relative length of the unsplit section of the two-mode resonator is from 16% to 65% of its length. The band-pass filter, consisting of one two-mode hairpin microstrip resonator, operates as follows. It has two low-frequency oscillation modes, one of which is even and the other is odd. For an even mode of oscillation, the currents in the split section of the conductor on both sides of the gap flow in the same direction and continue to flow in the un split section. For the odd mode, the currents in the split region flow in opposite directions and are absent in the und split region.
Недостатком описанного полосно-пропускающего фильтра является использование малого числа (двух) мод колебаний резонатора, являющегося частично расщепленным полосковым проводником на диэлектрической подложке, что ограничивает возможности на улучшение его частотно-селективных свойств, а также их ухудшение при реализации широкой относительной полосы пропускания.The disadvantage of the described band-pass filter is the use of a small number of (two) vibration modes of the resonator, which is a partially split strip conductor on a dielectric substrate, which limits the possibility of improving its frequency-selective properties, as well as their deterioration when implementing a wide relative passband.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр (Патент РФ №2504870, Н01Р 1/203), содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземленное основание, а на вторую сторону параллельно друг другу нанесены прямолинейные полосковые проводники резонаторов, и дополнительные полосковые проводники, боковые стороны которых соединены с соседствующими резонаторами, причем проводники наружных резонаторов одним концом короткозамкнуты, а дополнительные полосковые проводники разомкнуты. Фильтр работает следующим образом. Входная и выходная линии передачи подключаются к проводникам, причем расстояние от заземленных концов проводников до точек подключения внешних линий передачи определяется заданным уровнем отражений в полосе пропускания фильтра. Сигналы, частоты которых попадают в полосу пропускания, проходят на выход фильтра с минимальными потерями, в то время как на частотах вне полосы пропускания происходит отражение сигналов от входа устройства.The closest in the set of essential features is a microstrip broadband bandpass filter (RF Patent No. 2504870, Н01Р 1/203) containing a dielectric substrate, on which one side is grounded the base, and on the other side, straight-line strip conductors of resonators are applied, and additional strip conductors, the sides of which are connected to adjacent resonators, and the conductors of the external resonators are short-circuited at one end, and additional e strip conductors are open. The filter works as follows. The input and output transmission lines are connected to the conductors, and the distance from the grounded ends of the conductors to the connection points of the external transmission lines is determined by the specified level of reflections in the filter passband. Signals whose frequencies fall into the passband pass to the filter output with minimal losses, while at frequencies outside the passband, signals from the input of the device are reflected.
К недостаткам прототипа относятся не слишком широкая рабочая полоса пропускания и невысокие частотно-селективные свойства фильтра, обусловленные слабой крутизной низкочастотного склона полосы пропускания и сравнительно узкой высокочастотной полосой заграждения.The disadvantages of the prototype include a not too wide operating bandwidth and low frequency-selective filter properties due to the low slope of the low-frequency slope of the pass-band and a relatively narrow high-frequency obstacle.
Задачей изобретения является расширение рабочей полосы пропускания и улучшение частотно-селективных свойств микрополоскового широкополосного полосно-пропускающего фильтра.The objective of the invention is to expand the working bandwidth and improve the frequency-selective properties of the microstrip broadband bandpass filter.
Указанная задача решается благодаря тому, что в микрополосковом широкополосном фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую - нанесены полосковые проводники, электромагнитно связанные между собой, согласно изобретению узкие и широкие прямоугольные полосковые проводники соединены друг с другом в форме нерегулярного меандра, его крайние узкие проводники со стороны свободных концов заземлены на основание, входной и выходной порты фильтра подключаются кондуктивно к крайним широким проводникам меандра через отрезки микрополосковых линий со скачком волнового сопротивления.This problem is solved due to the fact that in a microstrip wide-band filter containing a dielectric substrate, on one side of which a grounded base is applied, and on the second side are strip conductors electromagnetically connected to each other, according to the invention, narrow and wide rectangular strip conductors are connected to each other in in the form of an irregular meander, its extreme narrow conductors from the side of the free ends are grounded to the base, the input and output ports of the filter are connected conductively to ynim wide conductors meander through the segments of microstrip line with a jump in the wave resistance.
Техническим результатом изобретения является расширение полосы рабочих частот и улучшение частотно-селективных свойств фильтра за счет заявляемого расположения полосковых проводников на диэлектрической подложке.The technical result of the invention is the expansion of the operating frequency band and the improvement of the frequency-selective properties of the filter due to the claimed arrangement of strip conductors on a dielectric substrate.
Изобретение поясняется чертежами: Фиг. 1 - устройство заявляемого микрополоскового широкополосного фильтра; Фиг. 2 - измеренные амплитудно-частотные характеристики (S21, S11) изготовленного фильтра.The invention is illustrated by drawings: FIG. 1 - device of the inventive microstrip broadband filter; FIG. 2 - measured amplitude-frequency characteristics (S 21 , S 11 ) of the manufactured filter.
Заявляемый микрополосковый широкополосный фильтр (Фиг. 1) содержит диэлектрическую подложку 7, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую - нанесены обладающие осевой симметрией полосковые проводники 2-12, соединенные друг с другом, а также связанные между собой электромагнитно. Полосковые проводники представляют собой отрезки микрополосковых линий. Прямоугольные узкие 2, 4, 6, 8 и широкие 3, 5, 7 полосковые проводники имеют форму «нерегулярного меандра», его крайние узкие проводники 2 со стороны свободных концов заземлены на основание. Входной и выходной порты фильтра подключены кондуктивно к крайним широким проводникам 3 меандра через четыре последовательно соединенных прямоугольных проводника 9-12, причем проводники 9, 11, 12 - узкие, а проводники 10 - широкие, благодаря этому возникает скачок волнового сопротивления отрезков микрополосковых линий.The inventive microstrip broadband filter (Fig. 1) contains a
Принцип действия микрополоскового широкополосного фильтра заключается в следующем. Нерегулярный меандр представляет собой соединенные чередующиеся узкие и широкие полосковые проводники различной длины и ширины, расположенные на диэлектрической подложке, что позволяет реализовать большой скачок волновых сопротивлений отрезков линий передачи. Так как крайние узкие проводники 2 меандра заземлены на основание, он является четвертьволновым резонатором, который, благодаря сворачиванию проводника и его топологии, имеет пять нижайших мод колебаний, резонансные частоты которых участвуют в формировании рабочей полосы пропускания. При этом значительное расширение полосы пропускания достигается благодаря «расталкиванию» резонансов этих мод колебаний за счет сильного взаимодействия. Если необходимо, количество таких резонансов несложно как увеличить, так и уменьшить, наращивая или понижая число периодов меандра соответственно. Например, при использовании меандра, состоящего из полосковых проводников 2-5, от него на частоты полосы пропускания попадают частоты только трех резонансов.The principle of operation of a microstrip broadband filter is as follows. An irregular meander is a connected alternating narrow and wide strip conductors of various lengths and widths located on a dielectric substrate, which allows for a large jump in wave impedances of segments of transmission lines. Since the extreme narrow conductors of the 2 meander are grounded to the base, it is a quarter-wave resonator, which, due to the folding of the conductor and its topology, has the five lowest vibration modes, the resonant frequencies of which participate in the formation of the working passband. Moreover, a significant expansion of the passband is achieved due to the “repulsion” of the resonances of these vibration modes due to the strong interaction. If necessary, the number of such resonances is easy to increase or decrease, increasing or decreasing the number of meander periods, respectively. For example, when using a meander consisting of strip conductors 2-5, only three resonances are transmitted from it to the passband frequencies.
Дополнительно полосу пропускания устройства формируют два резонанса от прямоугольных проводников 9-12, которые также облегчают согласование широкополосного фильтра, кондуктивно подключаемого к 50 Ω входному и выходному портам. При реализации фильтра на подложках с низкой диэлектрической проницаемостью крайний широкий проводник 3 меандра кондуктивно подключается к портам.Additionally, the resonance bandwidth of the device is formed by two resonances from rectangular conductors 9-12, which also facilitate matching of a broadband filter, conductively connected to the 50 Ω input and output ports. When implementing a filter on substrates with a low dielectric constant, the extreme
В результате конструктивных особенностей используемых полосковых проводников существенно расширяется рабочая полоса пропускания фильтра, которая формируется семью резонансами (Фиг. 2), также на амплитудно-частотной характеристике наблюдается рост крутизны низкочастотного склона полосы пропускания и расширение высокочастотной полосы заграждения.As a result of the design features of the used strip conductors, the filter’s working bandwidth is significantly expanded, which is formed by seven resonances (Fig. 2), also on the amplitude-frequency characteristic there is an increase in the steepness of the low-frequency slope of the passband and the expansion of the high-frequency obstacle band.
Значительному усилению подавления мощности на частотах высокочастотной полосы заграждения способствуют расположенные рядом по частотам на амплитудно-частотной характеристике (Фиг. 2) несколько полюсов затухания СВЧ-мощности, пара из которых возникает благодаря сильной связи между отрезками линий 10 и 7. Происхождение полюсов затухания мощности связано с тем, что на этих частотах емкостная и индуктивная связи отрезков линий взаимно компенсируют друг друга. Расширение высокочастотной полосы заграждения обусловлено большим скачком волновых сопротивлений отрезков линий передачи.Significant amplification of power suppression at the frequencies of the high-frequency obstacle band is facilitated by several attenuation poles of microwave power located adjacent to each other on the amplitude-frequency characteristic (Fig. 2), a pair of which arises due to the strong coupling between the
Пример выполнения Execution example
Фильтр был изготовлен на подложке из традиционного материала СВЧ-техники (керамика «ТБНС») толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью ε=80. Длина и ширина полосковых проводников фильтра в мм: (2) - 5.8×0.6; (3) - 15.7×2.6; (4) - 1.9×0.1; (5) - 8.8×3.8; (6) - 14.1×0.1; (7) - 2.5×2.0; (8) - 2.5×0.1; (9) - 6.8×0.1; (10)- 4.3×1.6; (11) - 9.5×0.2; (12) - 5.6×0.1. Зазор между 3 и 11 проводниками 1.2 мм. Площадь подложки, с учетом отступа 1 мм от трех ее краев до проводников, составила 31.3×23.9 мм2.The filter was made on a substrate of traditional microwave technology material (TBNS ceramics) with a thickness of 1 mm with a dielectric constant of ε = 80. The length and width of the strip conductors of the filter in mm: (2) - 5.8 × 0.6; (3) - 15.7 × 2.6; (4) - 1.9 × 0.1; (5) - 8.8 × 3.8; (6) - 14.1 × 0.1; (7) - 2.5 × 2.0; (8) - 2.5 × 0.1; (9) - 6.8 × 0.1; (10) - 4.3 × 1.6; (11) - 9.5 × 0.2; (12) - 5.6 × 0.1. The gap between 3 and 11 conductors is 1.2 mm. The substrate area, taking into account the indentation of 1 mm from its three edges to the conductors, was 31.3 × 23.9 mm 2 .
Амплитудно-частотные характеристики прямых и обратных потерь (потерь на прохождение S21 и на отражение S11) заявляемого микрополоскового широкополосного фильтра, снятые в широкой полосе частот, показаны на Фиг. 2. Фильтр имеет относительную ширину полосы пропускания Δƒ/ƒ0≈95%, измеренную по уровню -3 дБ от уровня минимальных потерь, которые составляли величину Lmin≈0.8 дБ на центральной частоте полосы пропускания ƒ0≈0.45 ГГц. Преимуществами такого широкополосного фильтра являются наблюдаемые на амплитудно-частотной характеристике четыре полюса затухания мощности, один из которых расположен рядом с высокочастотным склоном рабочей полосы пропускания и способствует росту крутизны этого склона. Кроме того, все полюса затухания значительно усиливают подавление СВЧ-мощности на частотах высокочастотной полосы заграждения фильтра, и тем самым улучшают его частотно-селективные свойства.The amplitude-frequency characteristics of the forward and reverse losses (transmission losses S 21 and reflection S 11 ) of the inventive microstrip broadband filter, taken in a wide frequency band, are shown in FIG. 2. The filter has a relative passband width Δƒ / ƒ 0 ≈95%, measured at a level of -3 dB of the level of minimum losses, which amounted to L min ≈0.8 dB at the center frequency of the passband ƒ 0 ≈0.45 GHz. The advantages of such a broadband filter are the four poles of power attenuation observed on the amplitude-frequency characteristic, one of which is located next to the high-frequency slope of the working passband and contributes to the growth of the slope of this slope. In addition, all attenuation poles significantly enhance the suppression of microwave power at the frequencies of the high-frequency filter obstacle, and thereby improve its frequency-selective properties.
Таким образом, заявляемое устройство с улучшенными частотно-селективными свойствами имеет более широкую рабочую полосу пропускания с крутым низкочастотным склоном, а также расширенную высокочастотную полосу заграждения.Thus, the inventive device with improved frequency-selective properties has a wider working bandwidth with a steep low-frequency slope, as well as an expanded high-frequency barrier band.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132968A RU2644976C1 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Microstrip broadband filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132968A RU2644976C1 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Microstrip broadband filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644976C1 true RU2644976C1 (en) | 2018-02-15 |
Family
ID=61226998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016132968A RU2644976C1 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Microstrip broadband filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644976C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798200C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-06-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") | Microstrip bandpass shf-filter |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2968012A (en) * | 1959-09-15 | 1961-01-10 | Alstadter David | Air dielectric strip-line tunable bandpass filter |
US5986525A (en) * | 1996-11-08 | 1999-11-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Filter device having a distributed-constant-line-type resonator |
JP2002290117A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Yamaguchi Technology Licensing Organization Ltd | Coplanar line type parallel resonator and coplanar line type band pass filter using the same |
RU2362241C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-07-20 | Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН | Pass-band filter |
RU2543933C1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Microstrip broadband bandpass filter |
-
2016
- 2016-08-09 RU RU2016132968A patent/RU2644976C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2968012A (en) * | 1959-09-15 | 1961-01-10 | Alstadter David | Air dielectric strip-line tunable bandpass filter |
US5986525A (en) * | 1996-11-08 | 1999-11-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Filter device having a distributed-constant-line-type resonator |
JP2002290117A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Yamaguchi Technology Licensing Organization Ltd | Coplanar line type parallel resonator and coplanar line type band pass filter using the same |
RU2362241C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-07-20 | Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН | Pass-band filter |
RU2543933C1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Microstrip broadband bandpass filter |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
B.А. Belyaev Microstrip broadband band-pass filters // 12TH INTERNATIONAL CONFERENCE APEIE - 34006, 2014. * |
W.-J. Lin, C.-S. Chang, and J.-Y. Li IMPROVED COMPACT BROADBAND BANDPASS FILTER USING BRANCH STUBS CO-VIA STRUCTURE WITH WIDE STOPBAND CHARACTERISTIC // Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 5, 45-55, 2008. * |
С. А. Ходенков СВЧ-ФИЛЬТРЫ С ШИРОКОЙ ПОЛОСОЙ ЗАГРАЖДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДВУМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КРИСТАЛЛОВ Современные проблемы радиоэлектроники : сб. науч. тр. // науч. ред. В. Н. Бондаренко Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2016 (стр. 374). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798200C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-06-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") | Microstrip bandpass shf-filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3650957B2 (en) | Transmission line, filter, duplexer and communication device | |
EP0506340B1 (en) | A dielectric filter | |
KR100866636B1 (en) | Variable element for microwave / millimeter wave using transmission line fragment | |
JP6265461B2 (en) | Resonator-loaded dual-band resonator and dual-band filter using the same | |
RU2362241C1 (en) | Pass-band filter | |
RU2504870C1 (en) | Broadband microstrip bandpass filter | |
RU2543933C1 (en) | Microstrip broadband bandpass filter | |
RU2475900C1 (en) | Microstrip pass-band filter | |
Bharathi et al. | Design and analysis of interdigital microstrip bandpass filter for centre frequency 2.4 GHz | |
RU2480867C1 (en) | Pass band filter | |
RU2400874C1 (en) | Strip-line filter | |
RU2480866C1 (en) | Microstrip dual band pass band filter | |
RU2675206C1 (en) | Microstrip broadband band-pass filter | |
RU2626224C1 (en) | Broadband stripline filter | |
RU2488200C1 (en) | Miscrostrip diplexer | |
RU2715358C1 (en) | High-selective high-pass strip filter | |
JP4565145B2 (en) | Ultra-wideband bandpass filter | |
RU97867U1 (en) | MICRO-STRIP BAND FILTER | |
RU2644976C1 (en) | Microstrip broadband filter | |
RU2607303C1 (en) | Microstrip bandpass filter | |
RU2657311C1 (en) | Bandpass microwave filter | |
RU2743007C1 (en) | Microstrip bandpass filter and device comprising microstrip bandpass filter | |
RU2590313C1 (en) | Strip harmonic filter | |
RU2321108C2 (en) | Microwave diplexer | |
RU2401490C1 (en) | Microstrip broad-bandpass filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200810 |