×
20.05.2019
219.017.5c3c

ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩАЯ ЧАСТОТНО-СЕЛЕКТИВНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность относится к микроволновой и оптической технике и может быть использовано в антеннах систем связи, преобразователях частоты и спектрометрах в диапазоне от сантиметровых до микронных длин волн. Частотно-селективная поверхность содержит разделенные слоями диэлектрика чередующиеся нерезонансные субволновые металлические решетки индуктивного и емкостного типа, выполненные соответственно в виде квадратных окон в металлическом слое и в виде плоских квадратных проводников, отличающаяся тем, что в ней все слои диэлектрика имеют одинаковую толщину величиною менее четверти длины волны в диэлектрике на центральной частоте полосы пропускания, а их количество равно удвоенному порядку полосно-пропускающего фильтра, являющегося частотно-селективной поверхностью. Техническим результатом изобретения является возможность ее изготовления с использованием пластин диэлектрика стандартной толщины. 3 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к микроволновой и оптической технике и может быть использовано в антеннах систем связи, преобразователях частоты и спектрометрах в диапазоне от сантиметровых до микронных длин волн. Частотно-селективная поверхность (ЧСП) отличается от обычного фильтра тем, что ее размещают в свободном пространстве на пути падающей на объект волны, а не включают в линию передачи.

Известна полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность, содержащая чередующиеся тонкие субволновые металлические решетки емкостного и индуктивного типа, разделенные слоями диэлектрика [N. Behdad and K. Sarabandi, "A Miniaturized Band-pass Frequency Selective Surface," IEEE International Sym. on Antennas and Prop., vol. 1, pp. 4171-4174, July 9-14, 2006]. Решетки емкостного типа выполнены в виде плоских квадратных проводников, а решетки индуктивного типа выполнены в виде квадратных окон, вытравленных в металлическом слое. Ни одна из этих решеток в отдельности не является резонансной. Однако каждая решетка одного типа совместно с одной из соседних решеток другого типа и разделяющим их тонким слоем диэлектрика толщиною много меньше длины волны образуют резонансную структуру. Связь между такими соседними резонансными структурами обеспечивает граничащий с ними четвертьволновый слой диэлектрика. Очевидно, что такая конструкция не является симметричной, так как на одной внешней стороне ЧСП располагается решетка индуктивного типа, а на второй внешней стороне -решетка емкостного типа. Порядок, характеризующий селективные свойства такой ЧСП, равен количеству резонансных структур, то есть равен количеству решеток одного типа.

Недостатком такой ЧСП является требование, чтобы толщина слоя диэлектрика, связывающего соседние резонансные структуры, была точно равна четверти длины волны в диэлектрике. Это требование практически не позволяет использовать диэлектрики стандартной толщины.

Наиболее близким аналогом является полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность, содержащая чередующиеся субволновые металлические решетки емкостного и индуктивного типа, разделенные тонкими слоями диэлектрика, толщина которых много меньше одной восьмой длины волны [М.A. Al-Joumayly, N. Behdad, "A generalized method for synthesizing low-profile, band-pass frequency selective surfaces with non-resonant constituting elements", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 58, No. 12, 2010, P. 4033-4041]. Решетки емкостного типа выполнены в виде плоских квадратных проводников, а решетки индуктивного типа выполнены в виде квадратных окон, вытравленных в металлическом слое. На наружных сторонах конструкции располагаются решетки емкостного типа. Ни одна из решеток в отдельности не является резонансной. Резонансными структурами в ЧСП являются каждая наружная решетка вместе со слоем диэлектрика, на котором она расположена, а также каждая пара соседних слоев, между которыми располагается решетка емкостного типа. Очевидно, что такая конструкция обладает зеркальной симметрией. Решетки индуктивного типа обеспечивают связь между резонансными структурами. Геометрические параметры конструкции рассчитываются по приведенным в публикации формулам. Порядок, характеризующий селективные свойства такой ЧСП, равен количеству резонансных структур, то есть равен количеству решеток емкостного типа.

Недостатком наиболее близкого аналога является то, что его слои диэлектрика могут иметь только определенную толщину, зависящую как от параметров полосы пропускания, так и от места расположения слоя в конструкции. Это требование практически не позволяет использовать диэлектрики стандартной толщины.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение возможности использования диэлектрических пластин стандартной толщины.

Технический результат достигается тем, что в полосно-пропускающей частотно-селективной поверхности, содержащей чередующиеся нерезонансные субволновые металлические решетки индуктивного и емкостного типа, разделенные слоями диэлектрика, выполненные соответственно в виде квадратных окон в металлическом слое и в виде плоских квадратных проводников, новым является то, что в ней все слои диэлектрика имеют одинаковую толщину величиною менее четверти длины волны в диэлектрике на центральной частоте полосы пропускания, а их количество равно удвоенному порядку фильтра, являющегося частотно-селективной поверхностью.

Отличается заявляемая ЧСП от наиболее близкого аналога тем, что все слои диэлектрика имеют одинаковую толщину величиною менее четверти длины волны в диэлектрике на центральной частоте полосы пропускания, а их количество равно удвоенному порядку фильтра, которым является частотно-селективная поверхность.

Достоинством полосно-пропускающей частотно-селективной поверхности с одинаковыми диэлектрическими слоями толщиною менее четверти длины волны является возможность ее изготовления с использованием диэлектрических пластин стандартной толщины.

Это отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признак, отличающий заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлен в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивает заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1а изображены решетка индуктивного типа (1) и решетка емкостного типа (2), используемые в заявляемом устройстве. На решетках черной заливкой обозначены участки металлизации. На фиг. 1б изображен пример конструкции заявляемой полосно-пропускающей ЧСП для случая, когда ее амплитудно-частотная характеристика соответствует фильтру третьего порядка (б).

На фиг. 2 представлена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) полосно-пропускающей ЧСП третьего порядка, рассчитанная в узкой полосе частот.

На фиг. 3 представлены АЧХ в широкой полосе частот для двух полосно-пропускающих ЧСП третьего порядка с одинаковыми полосами пропускания, различающихся толщиной h диэлектрических слоев.

Пример осуществления изобретения показан на фиг. 1. Полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность третьего порядка содержит четыре решетки индуктивного типа (1), между которым расположены три решетки емкостного типа (2). Каждая решетка отделена от своей соседней решетки слоем диэлектрика толщиной h. Конструкция ЧСП обладает зеркальной симметрией относительно плоскости, расположенной между двумя центральными слоями диэлектрика. Все решетки имеют одинаковый период Т. Квадратные отверстия в двух наружных решетках индуктивного типа имеют стороны размером S1, а в двух внутренних решетках индуктивного типа имеют стороны размером S2. Плоские квадратные проводники в центральной емкостной решетке имеют стороны размером W2, а в двух остальных емкостных решетках имеют стороны размером W1.

Полоса пропускания ЧСП задана центральной частотой ƒ0=16 ГГц, относительной шириной Δƒ/ƒ0=10% по уровню -3 дБ и уровнем максимального отражения Lrmax=-15 дБ. Слои диэлектрика имеют относительную диэлектрическую проницаемость εr=2.2. В этом случае длина волны в диэлектрике в центре полосы пропускания составляет λε=12.63 мм. При нормальном падении волны расчетная АЧХ, отвечающая этим требованиям, показана на фиг. 2. Расчет выполнен численным моделированием 3D модели ЧСП в пакете программ CST Microwave Studio. Здесь |S11|2 - коэффициент отражения, a |S21|2 - коэффициент прохождения. Эта АЧХ может быть реализована при различных значениях толщины h слоев диэлектрика и отвечающих им параметров решеток. В Таблице I представлены два набора параметров конструкции ЧСП, обеспечивающих требуемую полосу пропускания и отвечающих двум различным стандартным значениям h. Из этой таблицы видно, что уменьшение толщины диэлектрических слоев требует уменьшения зазоров между проводниками решеток емкостного типа.

Амплитудно-частотные характеристики ЧСП, рассчитанные в широкой полосе частот для двух наборов конструктивных параметров из Таблицы I, представлены на фиг. 3. Проводники всех решеток предполагались идеальными, а их толщина считалась равной нулю. На частотах ниже частоты ƒ0 паразитные полосы пропускания отсутствуют. Край ближайшей паразитной полосы пропускания по уровню прохождения -40 дБ располагается на частоте ƒ1=57 ГГц при толщине диэлектрических слоев h=1.0 мм и на частоте ƒ1=45 ГГц при h=1.5 мм.

Полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность работает следующим образом. Она представляет собой систему из трех связанных резонаторов. Резонатором является каждая пара соседних слоев диэлектрика, между которыми расположена решетка емкостного типа. «Внешними линиями передачи» полосно-пропускающей ЧСП является свободное пространство по обе стороны конструкции, в котором могут распространяться падающие и отраженные плоские электромагнитные волны. Цепями связи резонаторов являются решетки индуктивного типа.

Две наружные решетки индуктивного обеспечивают оптимальную связь двух крайних резонаторов фильтра с «внешними линиями передачи», то есть со свободным пространством. Величину такой связи обычно характеризуют внешней добротностью Qe. Эта связь тем больше, чем меньше Qe. Две внутренние решетки индуктивного типа призваны обеспечить оптимальную связь между соседними резонаторами.

Связь между резонаторами характеризуют коэффициентом связи k. Оптимальные значения Qe и k зависят от требуемой относительной ширины полосы пропускания. Они могут быть рассчитаны по тем же формулам, которые были получены для полосно-пропускающих фильтров [Г.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т. 1, М.: Связь, 1971, Раздел 8.02]. Из них, в частности, следует, что все связи в ЧСП пропорциональны относительной ширине полосы пропускания Δƒ/ƒ0. Оптимальные величины связей в ЧСП обеспечиваются выбором величин квадратных отверстий S1 и S2 в решетках индуктивного типа. Чем больше величина отверстий в решетках, тем сильнее связь.

Частота первой моды колебаний каждого резонатора, то есть каждой пары соседних слоев диэлектрика, разделенных решеткой емкостного типа, согласно цитированной выше теории фильтров СВЧ, должна совпадать с центральной частотой ƒ0 требуемой полосы пропускания. Эта частота зависит не только от толщины слоев диэлектрика (h) и размера квадратных отверстии (S1 и S2) в окружающих его решетках индуктивного типа, но также зависит и от размера плоских квадратных проводников (W1 или W2) в решетке емкостного типа, располагающейся в центре каждого резонатора. Так как толщина h уже фиксирована и равна одному из стандартных значений, а оптимизация размеров квадратных отверстий S1 и S2 в решетках индуктивного типа уже задействована для настройки связей резонаторов, то для настройки резонансных частот резонаторов следует оптимизировать только размеры плоских квадратных проводников (W1 и W2) в решетках емкостного типа. При этом необходимо учитывать следующий факт: чем меньше будет размер квадратных проводников, тем выше будет резонансная частота.

Таким образом, преимуществом заявляемой полосно-пропускающей частотно-селективной поверхности является возможность ее изготовления с использованием пластин диэлектрика стандартной толщины.

Полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность, содержащая чередующиеся нерезонансные субволновые металлические решетки индуктивного и емкостного типа, разделенные слоями диэлектрика, выполненные соответственно в виде квадратных окон в металлическом слое и в виде плоских квадратных проводников, отличающаяся тем, что в ней все слои диэлектрика имеют одинаковую толщину величиною менее четверти длины волны в диэлектрике на центральной частоте полосы пропускания, а их количество равно удвоенному порядку фильтра, являющегося частотно-селективной поверхностью.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 55 items.
25.08.2017
№217.015.a94d

Способ создания противопожарных заградительных барьеров вокруг населенных пунктов от степных пожаров

Изобретение относится к области противопожарной защиты населенных пунктов от степных пожаров путем создания противопожарных заградительных барьеров по их внешнему периметру. Способ включает создание противопожарных заградительных барьеров, по внешнему периметру населенных пунктов создаются...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611877
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.b277

Способ определения напряжённости намагничивающего поля в магнитометрах со сверхпроводящим соленоидом

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании магнитных свойств веществ и материалов в областях физики магнитных явлений, геофизики. Способ определения напряженности намагничивающего поля в магнитометрах со сверхпроводящим соленоидом, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613588
Дата охранного документа: 17.03.2017
25.08.2017
№217.015.bfea

Способ флотационного обогащения глинистого золотосодержащего сырья

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационному выделению золота из окисленного глинистого сырья, и может быть использовано при флотационном обогащении золота из окисленных золотоносных руд коры выветривания и техногенного сырья, содержащих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616646
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c0dc

Способ определения количества и характера пространственного распределения твердых атмосферных осадков

Изобретение относится к области гидрометеорологического моделирования и может быть использовано для создания картосхем распределения твердых атмосферных осадков. Сущность: на основании гравиметрических данных спутниковых измерений GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617452
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c82a

Многослойный полосно-пропускающий фильтр

Многослойный полосно-пропускающий фильтр содержит параллельные слои диэлектрика резонансной толщины, каждый из которых отделен один от другого и от окружающего пространства плоской решеткой параллельных тонкопленочных полосковых проводников с упорядоченными осями. При этом оси любых двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619137
Дата охранного документа: 12.05.2017
26.08.2017
№217.015.e408

Широкополосный полосковый фильтр

Изобретение относятся к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены короткозамкнутые с одного конца полосковые проводники, а на вторую сторону нанесены короткозамкнутые с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626224
Дата охранного документа: 24.07.2017
29.12.2017
№217.015.f032

Способ получения силицидов титана

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано, в частности, для синтеза тугоплавких соединений. Способ получения силицидов титана включает смешение газообразных галогенидов титана и кремния, взятых в мольном отношении от 5:3 до 1:2 при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629121
Дата охранного документа: 24.08.2017
19.01.2018
№218.016.0309

Способ получения аморфных пленок со-р на диэлектрической подложке

Изобретение относится к области химического осаждения магнитомягких и магнитожестких пленок состава кобальт-фосфор, применяющихся в качестве сред для магнитной и термомагнитной записи, для создания микроэлектромагнитных механических устройств (MEMS), а также в датчиках слабых магнитных полей, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630162
Дата охранного документа: 05.09.2017
20.01.2018
№218.016.1d86

Полосковый резонатор

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких частот и предназначено для создания частотно-селективных устройств. Полосковый резонатор содержит две диэлектрические подложки, подвешенные между экранами корпуса, на обе поверхности которых нанесены полосковые металлические проводники,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640968
Дата охранного документа: 12.01.2018
13.02.2018
№218.016.2082

Способ получения суспензии на полимерной основе с высокодисперсными металлическими частицами для изготовления полимерных матриц, наполненных упомянутыми частицами

Изобретение относится к способам введения частиц в вещество и может быть использовано для получения суспензий частиц, содержащих наполнители контролируемого размера, в том числе для введения частиц контролируемого размера от наночастиц до атомарных в матрицу термопластических и сетчатых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641591
Дата охранного документа: 18.01.2018
Showing 1-10 of 68 items.
20.02.2013
№216.012.288c

Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр

Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр относится к технике сверхвысоких частот и может быть использован в селективных трактах приемных и передающих систем. Достигаемый технический результат-повышение технологичности изготовления, а также улучшение его селективных свойств. Микрополосковый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475900
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.04.2013
№216.012.3bc9

Микрополосковый двухполосный полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов на двух несущих частотах. Техническим результатом является улучшение селективных свойств двухполосного полосно-пропускающего фильтра за счет возможности расположения двух полос пропускания на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480866
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.07.2013
№216.012.5840

Микрополосковый диплексер

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для объединения или разделения сигналов на двух несущих частотах. Технический результат - повышение частотно-селективных свойств диплексера за счет как угодно близкого расположения по частоте полосы пропускания низкочастотного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488200
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.01.2014
№216.012.9903

Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относятся к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Технический результат заключается в расширении высокочастотной полосы заграждения полосно-пропускающего микрополоскового фильтра и уменьшении его размеров. Микрополосковый фильтр содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504870
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.04.2014
№216.012.bb78

Полосковый фильтр с широкой полосой заграждения

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Технический результат - увеличение протяженности полосы заграждения фильтра и уровня затухания в ней. Полосковый фильтр с широкой полосой заграждения, содержащий подвешенную между экранами диэлектрическую пластину, на обе поверхности которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513720
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c28f

Управляемый фазовращатель

Управляемый фазовращатель относится к технике высоких и сверхвысоких частот и может использоваться для управления фазой сигналов в антенных решетках и системах передачи информации. Достигаемый технический результат - упрощение конструкции. Управляемый фазовращатель содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515556
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.09.2014
№216.012.f375

Полосно-пропускающий свч фильтр

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может использоваться в селективных трактах приемных и передающих систем. Технический результат - увеличение уровня подавления в полосах заграждения. Полосно-пропускающий СВЧ фильтр, содержащий полосковые резонаторы на подвешенной подложке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528148
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.12.2014
№216.013.1234

Датчик слабых высокочастотных магнитных полей

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой датчик слабых высокочастотных магнитных полей и может применяться в первую очередь в магнитометрии. Датчик содержит диэлектрическую подложку, на верхней стороне которой нанесены полосковые проводники двух микрополосковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536083
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.19fa

Оптический многослойный полосно-пропускающий фильтр

Фильтр может быть использован в оптических устройствах связи и спектрометрах комбинационного рассеяния света. Фильтр содержит симметричную конструкцию из чередующихся диэлектрических слоев с высоким и низким показателем преломления, образующую систему однослойных резонаторов, разделенных один...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538078
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.03.2015
№216.013.30b1

Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем. Достигаемый технический результат - расширение полосы рабочих частот и улучшение селективных свойств. Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий Фильтр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543933
Дата охранного документа: 10.03.2015
+ добавить свой РИД