Полосно-пропускающие СВЧ фильтры производства НПФ «Микран»

№ 11’2008
PDF версия
Представлен краткий обзор полосно-пропускающих фильтров (ППФ) СВЧ, разработанных и производимых в ЗАО «НПФ Микран» (г. Томск). На качественном уровне рассмотрены их основные достоинства и недостатки с точки зрения электрических характеристик и массо-габаритных показателей. Приведены примеры топологической и конструктивной реализации СВЧ фильтров.

Научно-производственная фирма «Микран» образована в апреле 1991 г. сотрудниками лаборатории СВЧ-усилителей Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР).
Одним из основных направлений деятельности фирмы является исследование, разработка и производство модулей и узлов СВЧ-диапазона, в том числе и частотно-селективных
устройств.

Частотно-селективные устройства являются неотъемлемой составной частью любой
системы связи. При этом с возрастанием
сложности систем связи требования к электрическим и массо-габаритным параметрам
устройств частотной селекции постоянно ужесточаются. В данной статье приводятся результаты разработок ППФ, которые являются одним из базовых элементов системы частотной
селекции в радиотехнической аппаратуре.

На рис. 1 приведена схема, характеризующая систему обозначений фильтров, выпускаемых ЗАО «НПФ Микран».

Рис. 1. Система обозначений фильтров, выпускаемых ЗАО «НПФ Микран»

Классификатор характеризует только вариант конструктивного исполнения и граничные частоты полосы пропускания фильтров. Основные требования к электрическим
характеристикам (КСВн и уровень потерь
в полосе пропускания, подавление на заданных отстройках, требования к паразитным
полосам), а также к габаритным параметрам
(ограничение размеров, тип и положение
разъемов и др.) в классификатор не включены и оговариваются отдельно в каждом конкретном случае.

Варианты топологического
и конструктивного
исполнения ППФ

Микрополосковые фильтры

Основными достоинствами данного конструктивного исполнения являются предельно малые габаритные размеры, а также возможность размещения таких фильтров
внутри корпуса более сложных функциональных узлов (например, конвертеров), изготавливаемых по технологии ГИС. Главный
недостаток — относительно низкая добротность резонаторных элементов (Q ≈ 200–250),
вследствие чего узкополосные микрополосковые фильтры имеют достаточно большие
потери в полосе пропускания. На рис. 2 приведены топологии основных типов микрополосковых ППФ. В качестве материала подложек используется поликор ВК-100 (ε = 9,8).

а

б

в

г

Рис. 2. Топологии основных типов
микрополосковых ППФ:
а) ППФ на встречных линиях MFPM1047050101;
б) ППФ на «шпильках» MFPM1047050102;
в) ППФ на полуволновых резонаторах
с боковой связью MFPM10812101;
г) ППФ на полуволновых резонаторах
с торцевой связью MFPM1362400100

Основные электрические характеристики
данных фильтров (центральная частота настройки f0, ширина полосы пропускания Δf,
затухание на центральной частоте L0 и коэффициент прямоугольности по уровню
NдБ KП(NдБ)), а также размеры подложек приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные электрические характеристики микрополосковых фильтров

  f0, ГГц Δf, ГГц L0, дБ KП(NдБ) Размер подложки, мм
MFPM1047050101 4,85 0,3 1,5 3,5 (по уровню –20 дБ) 9×9
MFPM1047050102 4,85 0,3 2,5 2,7 (по уровню –30 дБ) 13×9
MFPM10812101 10 4 1,5 2,0 (по уровню –40 дБ) 3,5×25
MFPM1362400100 36,6 0,8 3,0 3,0 (по уровню –20 дБ) 2,5×13

Современные системы связи, особенно
спутниковые системы и системы связи с подвижными объектами, требуют наличия
в своем составе миниатюрных узкополосных
фильтров, для которых выдвигаются довольно жесткие требования к линейности фазовой характеристики (неравномерности группового времени задержки). В настоящее время разработаны новые топологии полосковых
фильтров, которые при удовлетворении вышеуказанного требования обладают меньшими габаритными размерами по сравнению
с классическими типами [1, 2]. В качестве примера на рис. 3 представлен разработанный
ППФ на полуволновых резонаторах с перекрестной связью (в качестве материала подложки используется ФЛАН-10). Неравномерность группового времени задержки для данного фильтра существенно меньше, чем для
классического фильтра на полуволновых связанных резонаторах.

Рис. 3. ППФ на полуволновых резонаторах
с перекрестной связью MFPM101170123101
(f0 = 1200 МГц, Δf = 60 МГц, L0 ≈ 2,5 дБ,
KП(–20дБ) ≈ 2,5, размер подложки 34×28 мм)

Фильтры на диэлектрических
резонаторах

По совокупности габаритных параметров
и электрических характеристик эти ППФ занимают промежуточное положение между
устройствами на полых металлических волноводах и устройствами на микрополосковых
линиях. При этом фильтры на диэлектрических резонаторах (ДР) имеют наилучший показатель качества (наименьший габаритный
индекс потерь) [3]. Примеры конструкций
фильтров на ДР приведены на рис. 4.

а

б

Рис. 4. Конструкции ППФ
на диэлектрических резонаторах:
а) направленный ППФ пятого порядка MFPD109450949102;
б) ППФ четвертого порядка MFPD112521258101

Показанная на рис. 4а классическая конструкция с ДР цилиндрической формы, планарно расположенными в канале прямоугольного сечения, дополнена диафрагмами, ограничивающими связь между резонаторами.
Такое решение позволяет сократить расстояние между резонаторами и как следствиеуменьшить массо-габаритные показатели изделия.

Основные электрические характеристики
данных фильтров приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные электрические характеристики
фильтров на диэлектрических резонаторах

  f0,
ГГц
Δf,
МГц
L0,
дБ
KП(NдБ)
MFPD109450949102 9,47 40 2,5 2,5 (по уровню –40 дБ)
MFPD112521258101 12,55 60 1,5 2,0 (по уровню –25 дБ)

Фильтры на коаксиальных
диэлектрических резонаторах

Из всего многообразия ДР в дециметровом,
L и S диапазонах в последнее время все большее применение находят металлодиэлектрические резонаторы, называемые часто коаксиальными диэлектрическими резонаторами (КДР) [4]. Примеры конструкций ППФ
на КДР прямоугольного и круглого сечений
приведены на рис. 5.

а

б

Рис. 5. Конструкции ППФ на КДР
прямоугольного и круглого сечений:
а) ППФ на КДР прямоугольного сечения с боковыми
связями в виде диафрагм MFPK10133401354101;
б) ППФ на КДР круглого сечения с внешними
емкостными связями MFPK10043400450101

Основные электрические характеристики
данных фильтров приведены в таблице 3.

Таблица 3. Основные
электрические характеристики фильтров
на коаксиальных диэлектрических резонаторах

  f0,
МГц
Δf,
МГц
L0,
дБ
KП(NдБ)
MFPK10133401354101 1344 25 2,0 3,0 (по уровню –25 дБ)
MFPK10043400450101 442 16 1,5 4,0 (по уровню –50 дБ)

Основным недостатком фильтров на ДР
и КДР является возможность реализации
только узкополосных фильтров (относительная ширина полосы пропускания которых
составляет не более 5–7%).

Волноводные фильтры

Если сравнивать известные СВЧ-фильтры, в которых формирование частотных
характеристик осуществляется на основе
классических волновых процессов, по минимуму потерь, то наилучшими показателями обладают волноводные фильтры.

Данные фильтры хорошо зарекомендовали себя в стационарной аппаратуре, где требование минимальных потерь имеет более
важное значения, чем габаритные и весовые показатели. На рис. 6 приведены трехмерная модель и конструкция волноводного ППФ.

а

б

Рис. 6. Волноводный ППФ MFPW108100834101
(f0 = 8,22 ГГц, Δf = 240 МГц, L0 ≈ 1 дБ, KП(–50дБ) ≈ 1,7):
а) трехмерная модель фильтра;
б) конструкция фильтра

В данной конструкции роль элементов связи между резонаторами играют диафрагмы,
расположенные параллельно силовым линиям электрического поля в прямоугольном
волноводе. Основными достоинствами такой
конструкции являются технологичность изготовления и простота настройки.

Развитие техники миллиметровых длин
волн привело к переходу от традиционной
волноводной технологии изготовления устройств к интегральной. В настоящее время
элементы частотно-селектирующих устройств создаются на основе следующих линий передачи: регулярного прямоугольного
волновода с продольно ориентированными
в Е-плоскости неоднородностями различной
формы, экранированных микрополосковых
линий, диэлектрических волноводов. В качестве примера на рис. 7 приведены трехмерная модель и конструкция волноводных
фильтров с диафрагмами в Е-плоскости.

а

б

Рис. 7. Конструкция волноводных фильтров с диафрагмами в Е1плоскости:
а) трехмерная модель фильтра;
б) конструкция фильтра

Подобные конструкции применяются для
построения фильтров и диплексеров в диапазоне КВЧ. Преимуществом данных фильтров является отсутствие элементов подстройки, так как их применение на частотах выше 40 ГГц крайне затруднительно. Однако эта
особенность накладывает достаточно высокие требования к точности изготовления как
диафрагм, так и волноводного канала (допускается отклонение размеров от номинальных не более 15–20 мкм).

Фильтры на объемных
резонаторах

Данные фильтры обладают высокой температурной стабильностью электрических
характеристик и малыми потерями в полосе
пропускания. Среди данного класса, прежде
всего, следует выделить гребенчатые фильтры, одним из основных достоинств которых
является возможность реализации широких
полос запирания (верхняя граница полосы
запирания находится в пределах 4f0…7f0, где
f0 — средняя частота основной полосы пропускания). В данном конструктивном исполнении могут быть реализованы ППФ с относительной шириной полосы пропускания
2–75% [5].

В качестве примера на рис. 8 показаны
трехмерная модель и конструкция гребенчатого ППФ на коаксиальных резонаторах. Сворачивание конструкции позволяет реализовать перекрестную связь с целью уменьшения неравномерности группового времени
задержки.

а

б

Рис. 8. Гребенчатый ППФ на коаксиальных резонаторах
с перекрестной связью MFPV105530563100
(f0 = 5,58 ГГц, Δf = 1040 МГц,
L0 ≈ 1,3 дБ, KП(–50дБ) ≈ 2,3):
а) трехмерная модель фильтра;
б) конструкция фильтра

Обзор, представленный в статье, отражает только основные направления в производстве полосно-пропускающих фильтров
СВЧ.

Литература

  1. Hong J., Lancaster M. J. Couplings of Microstrip
    Square Open-Loop Resonators for Cross-Coupled
    Planar Microwave Filters // IEEE Trans. Microwave
    Theory Tech., vol. 44, No. 12, December 1996.
  2. Hong J., Lancaster M. J. Design of Highly Selective
    Microstrip Bandpass Filters with a Single Pair of
    Attenuation Poles at Finite Frequencies // IEEE Trans.
    Microwave Theory Tech., vol. 48, No. 17, July 2000.
  3. Безбородов Ю. М., Нарытник Т. Н., Федоров В. Б.
    Фильтры СВЧ на диэлектрических резонаторах.
    Киев: Тэхника, 1989.
  4. Безбородов Ю. М., Каленичий С. И., Нарытник Т. Н., Цикалов В. Г. Коаксиальные диэлектрические резонаторы и устройства на их основе // Электронная техника. Сер.1, СВЧ-техника.
    1992. Вып. 2(1662).
  5. Hey-Shipton G. L. Combline Filters for Microwave
    and Millimeter-wave Frequencies: Part 1 // Watkins-Johnson Co. Tech-Notes, Vol. 17, No. 5, September/
    October 1990.
xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *