Filtri passabanda in guida d’onda con risposta pseudo-ellittica

Data di pubblicazione

10-06-2013

Codice

EI.09.060.A

Stato

Disponibile

Data di priorità

07-09-2010

Fase

Fase Europea, Stati Uniti

Dipartimento

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA, INFORMAZIONE E BIOINGEGNERIA

Autori

Marco Politi

Descrizione

I filtri passabanda in guida d’onda sono comunemente realizzati secondo una struttura in linea con risonatori direttamente accoppiati, per i vantaggi di compattezza e semplicità realizzativa che la struttura offre. In questi filtri i risonatori sono costituiti da tratti di guida di lunghezza pari a circa metà della lunghezza d’onda alla frequenza centrale, accoppiati tra loro e alle guide di ingresso/uscita tramite opportune discontinuità (setti, astine, ecc., solitamente di natura induttiva).
Nei filtri a risonatori direttamente accoppiati la risposta in frequenza è essenzialmente determinata dal numero di risonatori: a un aumento di questi corrisponde una maggiore attenuazione fuori banda, a detrimento però delle perdite del filtro in banda. Volendo ottenere elevate selettività contenendo il numero di risonatori si ricorre allora a strutture filtranti con risposta pseudo-ellittica, introducendo nella risposta di Chebyshev uno o più zeri di trasmissione in prossimità della banda passante (risposta di Chebyshev generalizzata). Tale risposta viene ottenuta mediante accoppiamenti aggiuntivi tra risonatori non adiacenti oppure adottando cavità multimodo, rendendo così la struttura filtrante più complessa e costosa dal punto di vista realizzativo.
L’invenzione oggetto della richiesta di brevetto consente di realizzare filtri passabanda in guida, con risposta di Chebyshev generalizzata, mantenendo la struttura in linea tipica di un filtro direttamente accoppiato. La soluzione consiste in particolare nel sostituire una o più discontinuità di accoppiamento di tipo reattivo con altrettante discontinuità risonanti, la cui geometria base è costituita da astine metalliche singole o multiple ad altezza parziale. Tramite un opportuno dimensionamento di ciascuna discontinuità risonante è così possibile, oltre a garantire l’accoppiamento richiesto, aggiungere uno zero di trasmissione alla risposta del filtro –a frequenza sia inferiore che superiore rispetto alla banda passante– per un massimo teorico di N+1 zeri dato un filtro a N risonatori.
La idea proposta è stata sperimentata, prendendo come riferimento le specifiche di un filtro di canale con frequenza centrale 7,070 GHz , banda passante 20 MHz e perdite di ritorno minime in banda pari a 22 dB. Il filtro è stato realizzato in guida R70/WR137 con 5 risonatori, introducendo due zeri di trasmissione a 7,020 e 7,120 GHz.

Campo di applicazione

Realizzazioni di filtri nelle radiocomunicazioni.

Vantaggi

La sperimentazione ha dimostrato in particolare l’ottimo accordo tra la risposta misurata e quella teorica. La realizzazione del filtro non ha richiesto aggiustamenti sperimentali, grazie alla procedura di progetto appositamente sviluppata. Non si sono evidenziate criticità e il filtro è risultato facilmente tarabile e ben trascinabile in frequenza.

Stadio di sviluppo

L’invenzione risulta compatibile con le tecnologie di precisione comunemente adottate per la realizzazione di filtri in guida (lavorazione tramite macchine a controllo numerico, strutture metal-insert, ecc.) e non comporta costi aggiuntivi rispetto ai filtri convenzionali.

Contatto

licensing.tto@polimi.it