RU2657311C1 - Bandpass microwave filter - Google Patents
Bandpass microwave filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657311C1 RU2657311C1 RU2016148049A RU2016148049A RU2657311C1 RU 2657311 C1 RU2657311 C1 RU 2657311C1 RU 2016148049 A RU2016148049 A RU 2016148049A RU 2016148049 A RU2016148049 A RU 2016148049A RU 2657311 C1 RU2657311 C1 RU 2657311C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- strip conductors
- resonators
- grounded
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- 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 микрополосковый полосно-пропускающий фильтр (Патент РФ №2227350, Н01Р 1/203), содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники двух П-образных резонаторов, причем одна из сторон каждого из П-образных резонаторов размещена между сторонами другого П-образного резонатора и дополнительно связана с другой его стороной, при этом проводник каждого из упомянутых резонаторов в средней его части соединен с заземляемым основанием отрезком полосковой линии. В полосе пропускания фильтра возбуждаются связанные колебания на резонансных частотах двух мод колебаний каждого резонатора, энергия которых благодаря электромагнитному взаимодействию передается на «выход». В результате полоса пропускания фильтра формируется четырьмя резонансами. Благодаря замыканию проводника резонатора на «землю» увеличивается затухание в обеих полосах заграждения, а вторая паразитная полоса пропускания сдвигается вверх по частоте более чем на октаву.Known microstrip bandpass filter (RF Patent No. 2227350,
Недостатком описанного микрополоскового полосно-пропускающего фильтра, состоящего из пары резонаторов, является слабое подавление мощности на частотах полос заграждения, а также сравнительно узкая высокочастотная полоса заграждения.A disadvantage of the described microstrip bandpass filter, consisting of a pair of resonators, is the weak suppression of power at the frequencies of the obstacle bands, as well as the relatively narrow high-frequency obstacle band.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является трехрезонаторный полосно-пропускающий фильтр (Патент РФ №2480867, Н01Р 1/203, Фиг. 6), 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, в фильтре используются двухмодовые микрополосковые резонаторы, связанные между собой электромагнитно. Данный фильтр различается взаимной ориентацией соседних резонаторов. Паразитная полоса пропускания фильтра располагается приблизительно на удвоенной частоте основной полосы пропускания.The closest in combination of essential features is a three-resonator band-pass filter (RF Patent No. 2480867, Н01Р 1/203, Fig. 6), containing a dielectric substrate, on one side of which a grounded metallized base is applied, and a strip conductor is partially applied on the second side, partially split by a longitudinal slit at one end, two-mode microstrip resonators are used in the filter, electromagnetically coupled to each other. This filter is distinguished by the mutual orientation of neighboring resonators. The spurious filter passband is located at approximately twice the frequency of the main passband.
К недостаткам прототипа относятся слабое подавление мощности на частотах полос заграждения, а также сравнительно узкая высокочастотная полоса заграждения.The disadvantages of the prototype include weak suppression of power at the frequencies of the barriers, as well as a relatively narrow high-frequency bar.
Техническим результатом изобретения является улучшение частотно-селективных свойств полосно-пропускающего сверхвысокочастотного (СВЧ) фильтра.The technical result of the invention is to improve the frequency-selective properties of a band-pass microwave filter.
Технический результат достигается благодаря тому, что в полосно-пропускающем СВЧ фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники трех электромагнитно связанных микрополосковых резонаторов, согласно техническому решению, соединенные последовательно узкие и широкие прямоугольные полосковые проводники, заземленные на основание со стороны свободного конца входного (выходного) полоскового проводника, трижды свернуты в форме нерегулярного меандра.The technical result is achieved due to the fact that in a band-pass microwave filter containing a dielectric substrate, on one side of which a grounded metallized base is applied, and on the second side are strip conductors of three electromagnetically coupled microstrip resonators, according to the technical solution, connected in series narrow and wide rectangular strip conductors, grounded to the base from the side of the free end of the input (output) strip conductor, three times Uta in the form of an irregular square wave.
А также тем, что полосковые проводники свернуты р раз в форме нерегулярного меандра, где р=5, 7, 9, … .And also because the strip conductors are folded p times in the form of an irregular meander, where p = 5, 7, 9, ....
А также тем, что полосно-пропускающий СВЧ фильтр содержит n электромагнитно связанных резонаторов, где n=4, 5, 6, … .And also the fact that the band-pass microwave filter contains n electromagnetically coupled resonators, where n = 4, 5, 6, ....
Изобретение поясняется чертежами: Фиг.1 - пример выполнения трехрезонаторного полосно-пропускающего СВЧ фильтра с трижды свернутыми в форме нерегулярного меандра полосковыми проводниками. Фиг. 2 - измеренные амплитудно-частотные характеристики (S21, S11) изготовленного трехрезонаторного СВЧ фильтра.The invention is illustrated by drawings: Figure 1 - an example of a three-resonator band-pass microwave filter with triple-rolled in the form of an irregular meander strip conductors. FIG. 2 - measured amplitude-frequency characteristics (S 21 , S 11 ) manufactured three-resonator microwave filter.
Полосно-пропускающий СВЧ фильтр (Фиг.1) содержит диэлектрическую подложку 1, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую - нанесены полосковые проводники 2-19, все вместе они образуют микрополосковые линии, которые являются одним из типов линий передачи. Отрезки микрополосковых линий обладают собственными частотами колебаний и представляют собой микрополосковые резонаторы. Так соединенные друг с другом полосковые проводники 2-10, расположенные на диэлектрической подложке с заземляемым металлизированным основанием, являются многомодовым резонатором (первым и третьим) заявляемого фильтра. Аналогично, соединенные друг с другом полосковые проводники 11-19, расположенные на этой же диэлектрической подложке с заземляемым металлизированным основанием, являются вторым многомодовым резонатором в фильтре.The microwave pass-band filter (FIG. 1) contains a
В первом (третьем) резонаторе узкие прямоугольные полосковые проводники 2, 4, 5, 7, 8, 10 и широкие прямоугольные полосковые проводники 3, 6, 9 последовательно соединенные друг с другом в следующем порядке: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 в форме трижды (р=3) свернутого нерегулярного меандра. При этом полосковые проводники 2-7 соединены друг с другом в форме дважды (р=2) свернутого нерегулярного меандра. А полосковые проводники 2-4 в форме одиночно (р=1) свернутого меандра, т.е. в форме шпильки.In the first (third) resonator, narrow
Во втором резонаторе, аналогично, узкие прямоугольные полосковые проводники 11, 13, 14, 16, 17, 19 и широкие прямоугольные полосковые проводники 12, 15, 18 последовательно соединены друг с другом в следующем порядке: 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 в форме трижды свернутого нерегулярного меандра. Аналогично, полосковые проводники 11-16 соединены друг с другом в форме дважды свернутого нерегулярного меандра. А полосковые проводники 11-13 в форме одиночно свернутого меандра.In the second resonator, similarly, narrow
Число сворачиваний полосковых проводников p в форме нерегулярного меандра несложно увеличить, добавляя в каждом резонаторе фильтра к уже имеющимся проводникам по три последовательно соединенных полосковых проводника. При этом по частотно-селективным свойствам фильтры с четным числом сворачиваний полосковых проводников p=2, 4, 6… существенно уступают, в частности по ширине высокочастотной полосы заграждения, фильтрам с использованием нечетного числа сворачиванийр=3, 5, 7, … . Число резонаторов n в фильтре наращивается дублированием центрального резонатора.The number of windings of strip conductors p in the form of an irregular meander is easy to increase by adding three series-connected strip conductors to each of the existing conductors of the filter. Moreover, the filters with even number of windings of strip conductors p = 2, 4, 6 ... are significantly inferior in frequency-selective properties, in particular, to the filters using an odd number of windings p = 3, 5, 7, ..., in terms of the width of the high-frequency obstacle strip. The number of resonators n in the filter is increased by duplication of the central resonator.
Полосковые проводники 2, 6, 10, 11, 15, 19 фильтра заземлены на металлизированное основание со стороны свободного конца входного (выходного) полоскового проводника 2. При этом все полосковые проводники трехрезонаторного фильтра обладают осевой симметрией, а расположенные в ряд, сонаправленно друг другу, либо встречно-направленно, резонаторы электромагнитно связаны друг с другом.The
Принцип действия полосно-пропускающего СВЧ фильтра заключается в следующем. Сигнал подается на входной полосковый проводник 2 (Фиг. 1, вход). В первом (третьем) резонаторе соединенные между собой и заземленные на металлизированное основание полосковые проводники 2-6, а также проводники 6-10, расположенные на диэлектрической подложке с заземляемым металлизированным основанием, можно представить как пару полуволновых резонаторов, причем нижайшая мода колебаний и первого и второго участвует в формировании полосы пропускания фильтра, поэтому, по сути, такой резонатор - многомодовый, а точнее двухмодовый. Второй резонатор аналогично является двухмодовым, всего резонаторов в СВЧ фильтре три, поэтому его полосу пропускания формируют шесть резонансов (Фиг. 2, вставка). Сигнал снимается с выходного полоскового проводника 2 (Фиг. 1, выход).The principle of operation of a band-pass microwave filter is as follows. The signal is fed to the input strip conductor 2 (Fig. 1, input). In the first (third) resonator, strip conductors 2-6 connected to each other and grounded to a metallized base, as well as conductors 6-10 located on a dielectric substrate with a grounded metallized base, can be represented as a pair of half-wave resonators, with the lowest oscillation mode of both the first and the second is involved in the formation of the passband of the filter, therefore, in fact, such a resonator is multimode, or rather two-mode. The second resonator is similarly two-mode, there are three resonators in the microwave filter; therefore, six resonances form its passband (Fig. 2, inset). The signal is removed from the output strip conductor 2 (Fig. 1, output).
Улучшение таких частотно-селективных свойств фильтра как крутизна склонов полосы пропускания и подавление мощности на частотах низкочастотной и высокочастотной полос заграждения, достигается как за счет наращивания числа n резонаторов (n=4, 5, 6, …), так и за счет увеличения числа p сворачиваний (р=5, 7, 9, …) полосковых проводников в форме нерегулярного меандра, что пропорционально увеличивает количество резонансов от каждого резонатора, участвующих в формировании рабочей полосы пропускания.The improvement of such frequency-selective filter properties as the steepness of the passband slopes and suppression of power at the frequencies of low-frequency and high-frequency obstacle bands is achieved both by increasing the number of n resonators (n = 4, 5, 6, ...), and by increasing the number p folding (p = 5, 7, 9, ...) of strip conductors in the form of an irregular meander, which proportionally increases the number of resonances from each resonator involved in the formation of the working passband.
Расширение высокочастотной полосы заграждения полосно-пропускающего СВЧ фильтра (Фиг. 2) обусловлено большим скачком волновых сопротивлений отрезков микрополосковых линий. А усилению подавления мощности на частотах низкочастотной и высокочастотной полос заграждения способствуют расположенные на амплитудно-частотной характеристике (Фиг. 2) многочисленные полюса затухания СВЧ мощности. Происхождение полюсов затухания связано с тем, что на этих частотах емкостное и индуктивное взаимодействие резонаторов взаимно компенсируют друг друга.The expansion of the high-frequency barricades of the band-pass microwave filter (Fig. 2) is due to the large jump in wave impedances of the segments of microstrip lines. Numerous microwave attenuation poles located on the amplitude-frequency characteristic (Fig. 2) contribute to the amplification of power suppression at the frequencies of the low-frequency and high-frequency obstacle bands. The origin of the attenuation poles is due to the fact that at these frequencies the capacitive and inductive interactions of the resonators mutually cancel each other out.
Пример выполнения: фильтр был изготовлен на подложке из традиционного материала СВЧ техники (материал - поликор) толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью ε≈9.8. Длина и ширина полосковых проводников фильтра в мм: (2) - 13.40×0.70, (3) - 9.60×7.70, (4, 5) - 3.25×1.00, (6) - 6.90×5.90, (7, 8) - 3.30×0.90, (9) - 9.50×7.60, (10) - 13.50×0.90, (11, 19) - 13.70×1.00, (12, 18) - 9.20×7.10, (13, 14, 16, 17) - 3.40×0.50, (15) - 6.90×6.00. Зазоры между резонаторами - 0.60 мм. Площадь подложки, с учетом отступа 0.50 мм от трех ее краев до проводников, составила 60.00×23.50 мм2.An example of implementation: the filter was made on a substrate of traditional microwave technology material (polycor material) 1 mm thick with a dielectric constant of ε≈9.8. The length and width of the filter strip conductors in mm: (2) - 13.40 × 0.70, (3) - 9.60 × 7.70, (4, 5) - 3.25 × 1.00, (6) - 6.90 × 5.90, (7, 8) - 3.30 × 0.90, (9) - 9.50 × 7.60, (10) - 13.50 × 0.90, (11, 19) - 13.70 × 1.00, (12, 18) - 9.20 × 7.10, (13, 14, 16, 17) - 3.40 × 0.50, (15) - 6.90 × 6.00. The gaps between the resonators are 0.60 mm. The substrate area, taking into account a spacing of 0.50 mm from its three edges to the conductors, was 60.00 × 23.50 mm 2 .
Амплитудно-частотные характеристики прямых и обратных потерь (потерь на прохождение S21 и на отражение S11) заявляемого полосно-пропускающего СВЧ фильтра, снятые в широкой и узкой (на вставке) полосе частот, показаны на Фиг. 2. Фильтр имеет относительную ширину полосы пропускания Δƒ/ƒ0≈17%, измеренную по уровню -3 дБ от уровня минимальных потерь, которые составляли величину Lmin≈1.4 дБ на центральной частоте полосы пропускания ƒ0≈0.94 ГГц. Ширина расширенной высокочастотной полосы заграждения ~3ƒ0 с подавлением мощности на ее частотах не менее 50 дБ.The amplitude-frequency characteristics of the forward and reverse losses (transmission losses S 21 and reflection S 11 ) of the inventive band-pass microwave filter, taken in a wide and narrow (on the inset) frequency band, are shown in FIG. 2. The filter has a relative bandwidth of Δƒ / ƒ 0 ≈17%, measured at a level of -3 dB from the level of minimum losses, which amounted to L min ≈1.4 dB at the center frequency of the passband ƒ 0 ≈0.94 GHz. The width of the extended high-frequency stop band 0 ~ 3ƒ suppression power at its frequencies not less than 50 dB.
Преимуществами такого СВЧ фильтра являются наблюдаемые как на частотах низкочастотной, так и на частотах высокочастотной полосы заграждения многочисленные полюса затухания мощности, которые значительно усиливают подавление СВЧ мощности, и тем самым улучшают частотно-селективные свойства фильтра.The advantages of such a microwave filter are the numerous power attenuation poles that are observed both at the low-frequency and high-frequency frequencies of the obstacle, which greatly enhance the suppression of microwave power, and thereby improve the frequency-selective properties of the filter.
Таким образом, заявляемый полосно-пропускающий СВЧ фильтр с улучшенными частотно-селективными свойствами имеет более сильное подавление мощности на частотах низкочастотной и расширенной высокочастотной полос заграждения.Thus, the inventive band-pass microwave filter with improved frequency-selective properties has a stronger suppression of power at the frequencies of low-frequency and extended high-frequency obstacle bands.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148049A RU2657311C1 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Bandpass microwave filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148049A RU2657311C1 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Bandpass microwave filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657311C1 true RU2657311C1 (en) | 2018-06-13 |
Family
ID=62619934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016148049A RU2657311C1 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Bandpass microwave filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657311C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730395C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-08-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Microstrip ultra-broadband filter |
RU2781040C1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Microwave filter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1424076A1 (en) * | 1986-09-09 | 1988-09-15 | Харьковский государственный университет им.А.М.Горького | Uhf-filter |
RU2065232C1 (en) * | 1991-02-22 | 1996-08-10 | Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Band-pass tuneable filter |
US20080266033A1 (en) * | 2007-04-25 | 2008-10-30 | Fujitsu Limited | High frequency filter having resonance pattern of microstrip line or strip line structure |
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
- 2016-12-07 RU RU2016148049A patent/RU2657311C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1424076A1 (en) * | 1986-09-09 | 1988-09-15 | Харьковский государственный университет им.А.М.Горького | Uhf-filter |
RU2065232C1 (en) * | 1991-02-22 | 1996-08-10 | Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Band-pass tuneable filter |
US20080266033A1 (en) * | 2007-04-25 | 2008-10-30 | Fujitsu Limited | High frequency filter having resonance pattern of microstrip line or strip line structure |
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 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730395C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-08-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Microstrip ultra-broadband filter |
RU2781040C1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Microwave filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8258897B2 (en) | Ground structures in resonators for planar and folded distributed electromagnetic wave filters | |
KR20120114729A (en) | Bandpass filter and electronic device | |
RU2475900C1 (en) | Microstrip pass-band filter | |
RU2543933C1 (en) | Microstrip broadband bandpass filter | |
RU2480867C1 (en) | Pass band filter | |
US7276995B2 (en) | Filter | |
RU2480866C1 (en) | Microstrip dual band pass band filter | |
RU2657311C1 (en) | Bandpass microwave filter | |
RU2400874C1 (en) | Strip-line filter | |
RU2626224C1 (en) | Broadband stripline filter | |
RU2675206C1 (en) | Microstrip broadband band-pass filter | |
RU2607303C1 (en) | Microstrip bandpass filter | |
CN102694222B (en) | Electrically tunable dual-mode dual-passband filter with constant bandwidth | |
SU560541A3 (en) | Band pass microwave filter | |
RU2488200C1 (en) | Miscrostrip diplexer | |
RU97867U1 (en) | MICRO-STRIP BAND FILTER | |
JP4565145B2 (en) | Ultra-wideband bandpass filter | |
KR100694252B1 (en) | Elliptic Function Bandpass Filter Using Microstrip Split Ring Resonator | |
US7532918B2 (en) | Superconductive filter having U-type microstrip resonators with longer and shorter parallel sides | |
RU2590313C1 (en) | Strip harmonic filter | |
RU2401490C1 (en) | Microstrip broad-bandpass filter | |
RU2644976C1 (en) | Microstrip broadband filter | |
KR20180042190A (en) | Radio frequency filter with notch structure | |
RU2584342C1 (en) | Broadband bandpass filter | |
RU2562369C1 (en) | Microstrip dual-band bandpass filter |