ФИЛЬТР ГАРМОНИК Российский патент 1996 года по МПК H01P1/212 

Изобретение относится к элементам радиоэлектронной техники и может быть использовано в радиопередающих и антенно-фидерных устройствах высокого уровня мощности.

Известен фильтр гармоник, содержащий разветвитель, одно из плеч которого соединено плавным переходом с отрезком запредельного волновода, к которому подключена поглощающая нагрузка [1] Размер широкой стенки перехода в месте его подключения к отрезку запредельного волновода равен (0,52-0,56) λ_нр, где λ_нр длина волны в свободном пространстве на нижней рабочей частоте.

Недостатком такого фильтра является его узкополосность, которая имманента разветвителю, входящему в состав фильтра. При этом необходимо отметить весьма существенное просачивание электромагнитной энергии гармоник на выход фильтра, что приводит к необходимости делать его многозвенным для получения заданного подавления гармоник, а это очень усложняет систему эффективного отвода тепла от поглотителей.

Наиболее близким к предлагаемому фильтру гармоник является фильтр, в котором при помощи поперечных щелевых элементов связи и отрезков прямоугольных волноводов, запредельных для рабочей длины волны λ_р (длины волны основной гармоники), происходит отбор мощности гармоник с последующим рассеянием ее в поглощающих элементах, расположенных в отрезках прямоугольных волноводов [2]
Недостатком такого фильтра является необходимость значительного удаления поглотителей от элементов связи для минимизации ослабления на основной гармонике, что делает конструкцию громоздкой и металлоемкой, а наличие большого числа поглощающих элементов при высоких уровнях рассеиваемой мощности требует сложной и доpогостоящей системы охлаждения.

Задачей изобретения является создание фильтра гармоник на высокий уровень мощности с минимизированным ослаблением основной гармоники в широкой полосе частот, эффективным подавлением высших гармоник и оптимальным согласованием.

Для этого фильтр гармоник содержит отрезок прямоугольного волновода, который при помощи предельных щелевых элементов связи согласован с запредельными для основной гармоники волноводами, направляющими электромагнитную энергию высших гармоник в ремиссионный объем, образованный отрезком круглого волновода, внутри которого на опорных прокладках с эксцентриситетом расположена кварцевая трубка, являющаяся формообразователем поглотителя, расстояния между щелевыми элементами связи вдоль оси отрезка прямоугольного волновода λ_р/4, а минимизация ослабления основной гармоники и максимально возможное подавление высших гармоник достигается глубиной погружения кварцевой трубки в канал запредельного волновода и углом наклона согласующей пластины.

На фиг. 1-4 изображен фильтр гармоник на высокий уровень мощности, и отдельные элементы.

Фильтр содержит отрезок прямоугольного волновода 1 с фланцами 2, щелевые элементы 3 связи, запредельные волноводы 4, ремиссионный объем, образованный отрезком круглого волновода 5, внутри которого на опорных прокладках с эксцентриситетом (0,015-0,022) λ_р 6 расположена кварцевая трубка с внешним диаметром (0,46-0,88) λ_р и толщиной стенки (0,02-0,14) λ_р 7, соосная с круглым волноводом и формирующая поглотитель 8 в канале запредельного волновода, согласующую пластину 9, перпендикулярную узкой стенке запредельного волновода под углом 36-62^о к его оси, определяемым глубиной погружения кварцевой трубки в канал запредельного волновода и свойствами поглощающей жидкости.

В качестве жидкой поглощающей среды применялись: жидкость охлаждающая ОЖ-65 "Лена" ГОСТ 28084-89, вода, глицерин, фреон 113 и спирт.

Предлагаемый фильтр гармоник работает следующим образом.

Мощность высших гармоник, поступающих на вход фильтра, при распространении по отрезку прямоугольного волновода через щелевые области связи по запредельным для основной гармоники волноводам канализируется в ремиссионный объем и там рессеивается. Для мощности основной гармоники условия канализации ее в ремиссионный объем отсутствуют, так как режим в запредельных волноводах на частоте основной гармоники является закритическим. Кроме того, параметры щелевого элемента связи выбраны такими, что минимизируют отбор мощности из отрезка прямоугольного волновода. Глубина погружения кварцевой трубки ремиссионного обьема, по которой циркулирует охлаждающая жидкость, одновременно являющаяся поглощающей средой для электромагнитной энергии, определяется условиями максимального рассеяния при минимальном отражении мощности высших гармоник. Изменение глубины погружения кварцевой трубки в канал запредельного волновода осуществляется путем синхронного поворота опорных прокладок с эксцентриситетом вокруг своей оси, как это показано на фиг. 3(а-г). Но вращение опорных прокладок вокруг своей оси (см. фиг. 4), одновременно с изменением глубины погружения кварцевой трубки в канал волновода, приводит к перемещению ее в направлении вдоль оси запредельного волновода, что используется для регулировки с целью минимизации ослабления основной гармоники. В зависимости от свойств применяемой охлаждающей жидкости, а также от требований к минимизации ослабления основной гармоники с учетом соотношения мощностей высших гармоник, которые необходимо рассеять в ремиссионном объеме, экспериментально был получен интервал значений угла наклона согласующей пластины к широкой стенке запредельного волновода.

Использование изобретения позволить создать компактные, отличающиеся простотой конструкции, технологичные и надежные фильтры гармоник на высокий уровень мощности, обеспечивающие высокую экономичность серийных изделий.

Использование: радиопередающие и антенно-фидерные устройства высокого уровня мощности. Сущность изобретения: фильтр гармоник содержит отрезок прямоугольного волновода с фланцами, связанный через щелевые элементы связи с запредельными волноводами. Запредельные волноводы соединены с ремиссионным объемом, образованным отрезком круглого волновода, внутри которого расположена кварцевая трубка с охлаждающей жидкостью. Кварцевая трубка закреплена на опорных прокладках с эксцентриситетом, что позволяет менять глубину ее погружения. В качестве охлаждающей жидкости могут быть использованы жидкость ОЖ-65 "Лена", вода, глицерин, фреон 113, спирт. Приведены размеры внешнего диаметра и толщины кварцевой трубки. 5 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ФИЛЬТР ГАРМОНИК, содержащий отрезок прямоугольного волновода с фланцами, связанный через щелевые элементы связи в широкой стенке с запредельными волноводами, нагруженными на поглотитель, отличающийся тем, что в каждый запредельный волновод введена согласующая пластина, перпендикулярная узким стенкам запредельного волновода и под углом 36 - 62^o к его продольной оси, щелевые элементы связи расположены продольно относительно оси отрезка прямоугольного волновода, а поглотитель выполнен в виде ремиссионного объема, образованного отрезком круглого волновода и внутри которого на опорных прокладках с эксцентриситетом (0,015 - 0,022) λ_р расположена кварцевая трубка, ось которой параллельна оси отрезка круглого волновода, имеющая внешний диаметр (0,46 - 0,88) λ_р, толщину стенки (0,02 - 0,014) λ_р и наполненная охлаждающей жидкостью, где λ_р - рабочая длина волны. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости использована ОЖ-65 "Лена" (ГОСТ 28084-89). 3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости использована вода. 4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости использован глицерин. 5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости использован фреон 113. 6. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости использован этиловый спирт.