Статья написана по материалам диссертации: Лагутин В.Ф. "Миниатюрные частотно-избирательные устройства метрового и дециметрового диапазонов на многопроводных полосковых линиях с лицевой связью" 1988 г.
Данная статья посвящена экспериментальной проверке использования резонаторов на трехпроводных полосковых линиях (ТПЛ) [1], [2] с короткозамкнутыми на одном конце встречно включенными проводниками, в структурах полосно-пропускающих фильтров (ППФ). Для этой цели был выбран 4-звенный ППФ с электромагнитными связями. Плата фильтра представлена на рис.2.21.
Резонаторы фильтра c проводниками 1, 2, выполненными с двух сторон диэлектрической подложки, связаны между собой электромагнитной связью через зазоры Sj,j+1. Связь крайних резонаторов с входными линиями 4 может быть выбрана электромагнитной, емкостной или кондуктивной. Последний вид связи, приведенный на рис. 2.21 более удобен, так как позволяет предельно упростить конструкцию и уменьшить габариты фильтра. Плата устанавливается в корпус рамочного типа с последующей пайкой по периметру. При расчете фильтра были заданы:
- средняя частота полосы пропускания f - ە0.62 ГГц,
- уровень пульсации в полосе пропускания - 0,5 дБ,
- относительная ширина АЧХ по уровню 3 дБ - 8%,
- сопротивление нагрузки со сторон входа и выхода - 50 Ом. Конструктивно-технологические параметры были выбраны: материал подложки поликор ( Ɛ= 9,6 ),толщина подложки h=1мм, ширина полосковых линий 3 мм, расстояние до верхнего и нижнего экранов корпуса d=3,5 мм. Связь нагруженных добротностей резонаторов на ТПЛ с конструктивными параметрами фильтра определялась экспериментально на отдельных звеньях ППФ. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) фильтра приведена на
рис 4.6. Потери в полосе пропускания фильтра не превышают 1,5 дБ, что соответствует потерям аналогичного фильтра на микрополосковых линиях (МПЛ). Коэффициент стоячей волны в полосе пропускания не превышает 1,8.
Сравнение расчетной и реальной АЧХ фильтра показывает, что левый скат АЧХ фильтра несколько более пологий, а правый более крутой. Такая
форма АЧХ характерна для фильтров гребенчатого типа, в которых вследствие укорочения длин резонаторов, связь между ними имеет преимущественно магнитный характер. Ближайшая паразитная полоса пропускания фильтра fп находится на частоте примерно 3 fە, что соответствует значению fп фильтра на встречных стержнях, например на МПЛ. Однако по сравнению с МПЛ фильтрами размеры резонаторов и, соответственно, габариты фильтра примерно в 2 раза меньше. Нелинейность фазо-частотной характеристики (ФЧХ) фильтра (рис.4.7) в полосе пропускания находится в пределах ±(5…7)%, что соответствует значениям нелинейности ФЧХ аналогов на МПЛ.
Исследование возможности перестройки по частоте фильтра на ТПЛ проводилась на аналогичном образце, в котором были предусмотрены дополнительные элементы подстройки, позволяющие изменять места включения входных линий (степень связи с нагрузкой). Подключение емкостей к верхним проводникам резонаторов (С=11 пФ) с последующей
подстройкой до получения требуемого значения КСВ, удалось снизить среднюю частоту пропускания в 1.7 раза. При этом потери фильтра увеличились до 2,2 дБ, что можно объяснить снижением добротности
резонаторов. Относительная полоса пропускания уменьшилась примерно на 10%, вследствие уменьшения электрической длины области связи резонаторов. Перестройка фильтра вверх по частоте проводилась укорочением длин нижних проводников резонаторов с последующей подстройкой за счет элементов связи. Этим методом удалось сравнительно легко получить повышение средней частоты пропускания в 1,4 раза. Потери в полосе пропускания практически не изменились, однако относительная полоса пропускания уменьшилась примерно на 8%, что можно объяснить уменьшением влияния перекрестных связей между проводниками смежных резонаторов. Расширить относительную полосу пропускания в значительных пределах (в 1,4…8 раз ) в данном фильтре можно за счет увеличения расстояния от платы до верхнего экрана, однако при этом несколько увеличиваются габариты фильтра.
Таким образом рассматриваемый фильтр на ТПЛ можно перестраивать в обе стороны, применяя унифицированные подложки с типовой топологией, в которой предусматриваются элементы подстройки.
Использование рассматриваемых фильтров в радиоприемной и измери- тельной аппаратуре позволяет улучшить конструктивно- технологические параметры и уменьшить габариты узлов СВЧ: преселекторов с переклю-чаемыми фильтрами, развязанных смесителей, переключаемых фильтров гармоник и др.
Литература
1. Лагутин В.Ф. Гребенчатый сверхвысокочастотный фильтр, патент № 904485,заявлен 1980. 01. 02. 2. Лагутин В.Ф. , Кольцов Н.Е. Полосковые частотно-избирательные устройства на отрезках трехпроводных линий передачи. «Техника средств связи», серия ОТ, 1986, № 4.
