СВЧ-ФИЛЬТР Российский патент 1995 года по МПК H01P1/207 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве частотно-селективного устройства волноводного тракта приборов различного назначения.

Известен СВЧ-фильтр, содержащий отрезок запредельного волновода, в котором размещены диэлектрические вкладыши резонансных размеров [1] Известный фильтр имеет большие потери в полосе пропускания, обусловленные низкой добротностью резонаторов в виде пластин, полностью заполняющих поперечное сечение волновода. Кроме того, он обладает густым спектром паразитных колебаний, возбуждаемых микрозазорами (между диэлектриком и экраном) и элементами подстройки резонаторов.

Известны полосно-пропускающие фильтры (ППФ) на диэлектрических резонаторах (ДР), содержащие металлические экраны, в которых располагаются диэлектрические вкладыши резонансных размеров [2] Однако относительная полоса пропускания ППФ на ДР не превышает 7% Это объясняется тем, что трудно получить существующими элементами ввода и вывода внешнюю добротность крайних ДР фильтра линии менее 20.25.

Наиболее близким по техническому решению является СВЧ-фильтр, в котором размещены диэлектрические вкладыши резонансных размеров, полностью заполняющие его поперечное сечение по ширине и частично по высоте [3] Однако фильтр на данных высокодобротных резонаторах имеет густой спектр паразитных колебаний, поэтому реализация широкополосного ППФ с относительной полосой пропускания Δ f более 10% не представляется возможной, т.к. последние искажают форму амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Искажение формы АЧХ происходит вследствие того, что резонансы по высшим типам волн, взаимодействуя с рабочим, реализуются в виде локальных участков режекции в полосе пропускания фильтра, Резонансы высшего типа вне рабочей полосы образуют паразитные полосы пропускания.

Целью изобретения является расширение полосы пропускания и увеличение области заграждения за счет разряжения спектра паразитных колебаний.

На фиг. 1 изображен СВЧ-фильтр на основе крестообразного запредельного волновода, проекция на фронтальную плоскость; на фиг. 2 то же, проекция на боковую плоскость, условно рассеченная; на фиг. 3 СВЧ-фильтр, имеющий крестообразный волновод, в углах выступов которого выполнены симметричные продольные проточки, проекция фильтра на боковую плоскость; на фиг. 4 проекция фильтра на боковую плоскость, условно рассеченная; на фиг. 5 проекция на горизонтальную плоскость, условно рассеченная.

СВЧ-фильтр, содержит два волновода тракта 1, 2 и размещенный между ними отрезок запредельного волновода 3 крестообразного сечения, в котором установлены диэлектрические вкладыши 4-8 резонансных размеров, частично заполняющие отрезок запредельного волновода 3 по высоте, и элементы частотной подстройки 9-13.

Боковые стенки 14 отрезка запредельного волновода 3 крестообразного сечения фиксируют диэлектрические вкладыши 4-8 (см. фиг. 1 и 2).

Если отрезок запредельного волновода 3 крестообразного сечения имеет проточки 15, то часть вкладышей, например вкладыши 4 и 8, фиксируются стенками 16 проточек 15 (см. фиг. 3-5).

СВЧ-фильтр работает следующим образом.

СВЧ-сигнал с основной волной Н₁₀, распространяющейся по волноводам тракта 1, 2 "просачивается" через отрезок запредельного крестообразного волновода 3 в диапазоне рабочих частот фильтра вследствие возбуждения связанных электромагнитных колебаний во вкладышах 4-8 резонансных размеров.

Фиксация вкладышей осуществляется либо боковыми стенками 14 (см. фиг. 1, 2), либо стенками 16 проточек 15 (см. фиг. 3-5), что обеспечивает в области максимальной напряженности электрического поля зазор между диэлектриком и волноводом, здесь происходит замещение токов проводимости токами смещения, поэтому добротности резонаторов достаточно велики и фильтр в целом имеет небольшие потери.

Подстройка СВЧ-фильтра на заданную рабочую полосу осуществляется элементами частотной подстройки 9-13. Колебания рабочего типа совпадают по частоте и образуют широкую полосу пропускания, а спектры паразитных колебаний отстроены в высокочастотную область за счет "экранирующего" действия отрезка запредельного волновода 3 крестообразного сечения.

В практически реализованном СВЧ-фильтре с диэлектрическими вкладышами из лейкосапфира и латунным волноводом крестообразного сечения в 8 мм-диапазоне волн получена относительная полоса пропускания Δ f 12%
Технико-экономическая эффективность предложенного решения по сравнению с прототипом обусловлена расширением полосы пропускания фильтра и увеличением области заграждения, что повышает эффективность СВЧ-фильтра как частотно-селективного устройства.

Использование: частотная селекция сигналов СВЧ-диапазона. Сущность изобретения: СВЧ-фильтр содержит два волновода тракта и размещенный между ними отрезок запредельного волновода, имеющий крестообразное поперечное сечение. В отрезке запредельного волновода установлены диэлектрические вкладыши резонансных размеров, частично заполняющие отрезок запредельного волновода по высоте и фиксированные одними из параллельных стенок отрезка запредельного волновода. В углах выступов отрезка запредельного волновода могут быть выполнены симметричные продольные проточки, фиксирующие по крайней мере один диэлектрический вкладыш. Частотная подстройка диэлектрических вкладышей осуществляется винтами. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. СВЧ-ФИЛЬТР, содержащий два отрезка тракта и размещенный между ними отрезок запредельного волновода, в котором установлены диэлектрические вкладыши резонансных размеров, частично заполняющие отрезок запредельного волновода по высоте, и элементы их частотной подстройки, отличающийся тем, что отрезок запредельного волновода имеет крестообразное поперечное сечение и диэлектрические вкладыши размещены между одними из его параллельных стенок и фиксированы ими. 2. СВЧ-фильтр по п. 1, отличающийся тем, что в углах выступов отрезка запредельного волновода выполнены симметричные продольные проточки и по крайней мере один диэлектрический вкладыш фиксирован их стенками.