СЕТЕВОЙ ФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК H01P1/20 H03H7/01 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для подавления СВЧ-сигналов наводок со стороны сетей питания, входящих в экранированные блоки либо камеры, предназначенные для отработки антенно-фидерных устройств, а также для подавления СВЧ-сигналов наводок от излучающей аппаратуры на сетевых токопроводах, выходящих за пределы экранированных блоков либо камер.

Известны сетевые фильтры в виде металлического корпуса, с установленными на нем проходными конденсаторами, центральные жилы которых являются токопроводами [1] Кроме того, известны сетевые фильтры для подавления паразитных излучений СВЧ энергии в виде отрезка коаксиальной линии с расположенным внутри его поглощающим ферроматериалом [2] Назначение таких фильтров передача энергии постоянного тока либо НЧ энергии переменного тока в экранированные блоки или камеры при одновременном подавлении СВЧ сигналов помех. Элементом, подавляющим СВЧ-сигналы в фильтре, является поглощающий ферроматериал.

Цель изобретения уменьшение габаритов сетевого фильтра.

Поставленная цель достигается использованием в конструкции сетевого фильтра в качестве элемента, подавляющего паразитное излучение СВЧ-энергии, тонкой сплошной перегородки из диэлектрического материала с двухсторонним металлическим покрытием (например, фольгирванного с двух сторон стеклотекстолита), с каждой из сторон перегородки в металлических покрытиях прорезаны щели в виде вытянутых эллипсов, развернутых друг относительно друга на 90^oC, токопроводы проходят сквозь перегородку перпендикулярно ей и электрически соединены с центрами эллипсов.

Количество токопроводов может быть различным, например 1, 2, 3. В качестве примера рассмотрим сетевой фильтр, содержащий два токопровода.

На фиг. 1 представлен сетевой фильтр и перегородки.

Устройство сетевого фильтра содержит металлический корпус 1 токопроводы 2, тонкую перегородку из диэлектрического материала 3, с двухсторонним металлическим покрытием 4, замкнутые щели, прорезанные в металлических покрытиях с каждой из сторон перегородки в виде эллипсов, развернутых на 90^o относительно друг друга 5, при этом токопроводы проходят через центры эллипсов и электрически соединены с ними, например, пайкой 6.

Работа сетевого фильтра основана на использовании поверхностного эффекта и физики переноса СВЧ-электромагнитного поля вдоль токопровода.

Поверхностный эффект неравномерное распределение переменного электрического тока по сечению проводника, при котором плотность тока у его поверхности наибольшая и убывает от поверхности в глубь проводника. Известно, что глубина проникновения поля в проводник определятся по форму [3]

где w = 2πf; f частота сигнала; q проводимоть провдника; μ магнитная проницаемость материала проводника.

Как видно из формулы, чем выше частота, тем меньше глубина проникновения поля (например, на см. волнах, поле в медном проводнике проникает на глубину ≈ 10^-4 мм). Для хорошего экранирования электромагнитного поля толщина металлических покрытий перегородки должна быть много больше глубины проникновевния СВЧ поля
Известно также [3, с. 183, 184] что энергия течет к нагрузке в диэлектрической среде в пространстве, окружающим проводник, но отнюдь мне в самих проводниках. Проводники являются лишь направляющей осью в движении энергии
Устройство работает следующим образом. Пусть на токопроводе появился СВЧ сигнал помехи, который возбудил на поверхности токопровода СВЧ токи и энергия двигается по направлению к перегородке Переносимая вдоль проводника энергия определяется нормально составляющей электрического вектора (фиг. 2) Электрический вектор напряженности поля , дойдя до перегородки, отражается и меняет свою фазу на противоположную, вызывая токи в проводнике противофазные токам СВЧ сигнала помехи
Прорезанные щели в виде вытянутых и ортогонально развернутых эллипсов развязаны по поляризации, что препятствует прониковению вектора электрического поля в защищаемое пространство. Кроме того, СВЧ-токи не могут перейти на другую сторону фильтра, так как толщина металлических покрытий перегородки много больше глубины проникновения СВЧ-поля. Щели в металлических покрытиях одновременно выполняют роль изоляторов для НЧ сигналов и напряжения постоянного тока.

Предложенная конструкция сетевого фильтра обеспечивает передачу НЧ - сигналов постоянного тока практически без потерь и задерживает СВЧ-сигналы помех тем сильнее, чем выше частота сигнала.

Следует отметить, что сетевой фильтр может иметь одну или несколько перегородок, с последовательно соединенными элементами, подавляющими СВЧ-излучение. В конструкции сетевого фильтра одновременно могут быть использованы известные решения для увеличения переходного затухания СВЧ сигнала, например емкости, индуктивности, наполнители с увеличенными потерями
Сетевой фильтр может также использоваться в различных бытовых приборах, например в печах СВЧ, для подавления вредного СВЧ излучения и для обеспечения требований по электромагнитной совместимости.

Список литературы
1. Чернушенко А.М. и др. Конструкции СВЧ-устройств и экранов, М. 1983, с. 359.

2. Авт. св. СССР N 232407, опубл. 11.12.68 Сетевой поглощающий фильтр, НОЗН.

3. Гольдштейн Л.Д. Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М. 1971, с. 183, 184, 244.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для подавления СВЧ сигналов наводок со стороны сетей питания, входящих в экранироавнные блоки либо камеры. Сетевой фильтр содержит корпус, токопроводы, тонкую перегородку из диэлектрического материала с двухсторонним покрытием. С каждой из сторон перегородки вокруг токопроводов прорезаны щели в металлических покрытиях в виде вытянутых эллипсов, развернутых друг относительно друга на 90^o. Вектор электрического поля сигнала помехи отражается от перегородки и вызывает в проводниках токи, обратные токам помехи. Таким образом фильтр пропускает постоянный ток и ток НЧ и задерживает ток СВЧ. Щели в перегородке выполняют роль изолятора в НЧ-диапазоне частот, а развязка по поляризации путем разворота щелей друг относительно друга препятствует проникновению СВЧ-поля путем переизлучения через щели. 2 ил.

Сетевой фильтр, содержащий корпус, токопроводы, размещенные в корпусе, отличающийся тем, что в корпусе размещена введенная тонкая перегородка из диэлектрического материала с двусторонним металлическим покрытием, через которую пропущены токопроводы, причем с каждой из сторон перегородки в металлических покрытиях прорезаны щели в виде вытянутых эллипсов, развернутых друг относительно друга на 90^o, а токопроводы электрически соединены с центрами эллипсов.