шей длиной волны в полосе пропускания. Это позволяет избежать частотной зависимости параметров отдельных элементов фильтра, усложняющей расчеты и затрудняющей создание фильтров с нужными характеристиками. На стыках двух соседних секций возникает краевая емкость, обусловленная скачком волновых сопротивлений (см. § 10.3), поэтому минимальная длина индуктивных отрезков линий ограничена величиной, при которой еще не сказывается влияние двух соседних краевых емкостей.

Уменьшение волнового сопротивления 2в2 ограничено максимально возможной шириной проводника, при которой еще не возникают высшие типы волн (W<Xb/2), а увеличение zi ограничено технологическими возможностями получения тонких проводников. Так, например, для микрополосковой линии при IFminSO мкм, /г=1 мм, 8=10 при граничной частоте полосы пропускания фильтра 1 ГГц возможны значения волновых сопротивлений: 2втах * -125 Ом, 2вт1П==:=20 Ом.

Наименьшие габариты имеют ФНЧ с сосредоточенными параметрами. Простейший трехэлементный фильтр (рис. 10.20), выполненный по Т-образной схеме на двух одновитковых индуктив-ностях (L=l,9 нГн) и емкости встречно-штыревой структуры (С=1,5 пФ), имеет частоту среза 4 ГГц по уровню 3 дБ, а на частоте 9 ГГц - затухание 20 дБ; фильтр вместе с 50-омными выводами размещается на квадратной пластинке размером 6X12 мм.

Рис. 10.20. Фильтр нижних частот на элемеятах с сосредоточенными (параметрами

Фильтры верхних частот (ФВЧ) (рис. 10.21) аналогично коаксиальному фильтру (рис. 7.41) выполняются с помощью соединения параллельных индуктивностей в виде полосковых короткозамкнутых шлейфов с высоким волновым сопротивлением, имеющих малую длину (iKKIS), и .последовательных емкостей (см. табл. 10.2).

Из-за трудности реализации надежного короткого замыкания в высокочастотных участках СВЧ диапазона применяются широкополосные полосковые .фильтры, назы- jq21. ф.ильтр верх-ваемые фильтрами псевдоверхних частот. них частот

Полосовые фильтры (или полосно-пропускающие фильтры ППФ) могут быть реализованы на основе разомкнутых (или короткозамкнутых)* на конце резонаторов, связанных между собой определенным способом.

Полосковый ППФ, имеющий последовательные связи полуволновых резонаторов через торцевые емкости (зазоры в одиночной полосковой линии), показан на рис. 10.22. Расстояние между центрами зазоров равно Яво/2, а величина зазора определяет полосу пропускания фильтра. Для получения широкой полосы пропускания соседние резонаторы должны быть сильно связаны между

\/П/

Во,1

B-r,z

Рис. 10.22. Печатаая 1схема пол.осн.онпропуакающето фильтра на одиночной линии с зазорами

♦

собой, что возможно при больших емкостях в зазорах (очень малых S). Ввиду технологических ограничений на величину зазора реализуемые полосы пропускания не превосходят 20%- Длина такого фильтра получается очень большой.

Более компактная конструкция ППФ со связью полуволновых полосковых резонаторов через боковые поверхности показана на рис. 10.23. Простейшим элементом такого фильтра является звено, состоящее из пары связанных линий, работающее в режиме четырехполюсника. Каждая из связанных линий разомкнута на конце. Фильтр формируется в виде каср;адного соединения таких звеньев. Параметры фильтра находятся из его матрицы передачи,

Ж Z

Щ 5г

Рис. 10.23. Печач-ная схема иолосно-пропускающего фильтра на связашых линиях с непосредственными связями

* Как отмечалось ранее, разомкнутые отрезки печатных полосковых линий выполнить проще, чем короткозамкнутые, поэтому первым отдается предпочтение.

которая, в свою очередь, определяется перемножением матриц передачи каскадно включенных звеньев [см. (10.19)].

Достоинствами полосковых фильтров на параллельно связанных резонаторах являются малые габариты, относительно большие расстояния между резонаторами (что облегчает выполнение печатной схемы, а также повышает электрическую прочность), большая крутизна характеристики затухания.

Однако полосовые фильтры на связанных резонаторах являются весьма чувствительными к технологическим допускам при изготовлении. Так, отклонение толщины подложки от величины /г, принятой при расчете фильтра, вызывает возрастание вносимых потерь и изменение ширины полосы пропускания, а ошибка в значении диэлектрической проницаемости подложки приводит к изменению центральной частоты фильтра относительно расчетного значения. Указанная чувствительность к допускам повышается при уменьшении полосы пропускания фильтра.

Полосно-пропускающие фильтры на параллельно связанных микрополосковых резонаторах имеют полосы пропускания от 3 до 207о. Ограничения широких полос обусловлены трудностями получения малых зазоров между резонаторами, а узких полос - низкой добротностью и существующими технологическими допусками при изготовлении связанных резонаторов. Величина затухания в полосе пропускания тем меньше, чем выше собственная добротность, чем меньше число звеньев п (связанных пар резонаторов) и относительная полоса пропускания Wn- Крутизна частотной характеристики фильтра тем выше, чем больше число звеньев и выше собственная добротность резонаторов. Длина области связи каждого звена фильтра должна быть соответствующим образом скорректирована (укорочена на величину 2Д/) из-за влияния разомкнутых концов резонаторов (см. § 7.9 и [46]).

Еще одна разновидность топологии полосового фильтра представлена на рис. 10.24. Это так называемый фильтр на встречных стержнях. Он состоит из полосковых четвертьволновых резонаторов, короткозамкнутых на одном конце и разомкнутых на другом, причем короткозамкнутые и разомкнутые концы чередуются. Фильтры на встречных стержнях имеют малые пОтери и габариты, широкие пределы полосы пропускания (от 1 до 60%). Однако выполнение такого фильтра в печатном исполнении связано с трудностями обеспечения р,. юж Полосио-пропуокающий надежного короткого замыка1ния фильтр а встречных стержнях резонаторов.

Методы синтеза полосковых фильтров по заданным характеристикам вносимого затухания достаточно подробно развиты в работах [46, 49].