СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2006 года по МПК H01P1/203 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве фильтра промышленных помех в цепях электропитания и сигнальных цепях электронной аппаратуры.

Известно применение фильтрующих элементов для фильтрации напряжения питания различных электроприборов, установок и устройств. В патенте RU 2231899 описан фильтр для подавления помех в цепях питания больших цифровых интегральных схем, состоящий из звеньев фильтров нижних частот, образованных RC цепочками.

Недостатком известного фильтра является невозможность подавления помех, имеющих большую мощность и широкий спектральный состав, поскольку такой фильтр является резонансным. Для расширения полосы частот запирания такого фильтра необходимо использовать набор фильтров, каждый из которых работает в соответствующем участке заданной полосы запирания, что приведет к увеличению габаритов устройства. Кроме того, амплитудно-частотная характеристика такого суммарного фильтра будет иметь провалы, связанные с переходом от резонанса одного фильтра к резонансу другого.

Известна также конструкция заграждающего фильтра для цепи питания накала лампового СВЧ-устройства, емкостные элементы которого выполнены в виде полуволновых отрезков низкоомной несимметричной полосковой линии, авт. свид. СССР 628559.

Такой фильтр также является резонансным, то есть узкополосным устройством, работающим в диапазоне сверхвысоких частот и поэтому не может использоваться для подавления промышленных помех, имеющих широкий спектр частот.

Технической задачей данного изобретения является создание сверхширокополосного заградительного фильтра промышленных помех, работающего в широкой полосе частот, обеспечивающего высокое затухание в полосе заграждения при малых потерях вне полосы заграждения.

Поставленная задача достигается тем, что сверхширокополосный заградительный фильтр выполнен в виде многослойной структуры, состоящей из последовательно размещенных первой экранирующей пластины, первого слоя диэлектрика, второго слоя диэлектрика и второй экранирующей пластины, причем первый и второй слои диэлектрика выполнены из радиопоглощающего материала, а в многослойной структуре выполнен сквозной канал для размещения подводящего проводника, с помощью которого подается сигнал либо в цепь питания либо в сигнальные цепи электронного устройства, при этом ось сквозного канала ориентирована параллельно плоскостям экранирующих пластин.

Сверхширокополосный заградительный фильтр может содержать n дополнительных многослойных структур, установленных последовательно с первой многослойной структурой.

Внутри сквозного канала может быть размещена изолирующая трубка.

В качестве радиопоглощающих материалов первого и второго слоев диэлектрика могут быть использованы радиопоглотители разных марок.

Первый и второй слои диэлектрика могут иметь разную толщину.

Сверхширокополосный заградительный фильтр может дополнительно содержать резонансный фильтр, включенный последовательно с многослойной структурой.

Выполнение заградительного фильтра в виде многослойной структуры, состоящей из двух экранирующих пластин, между которыми размещены два слоя диэлектрика из радиопоглощающего материала, внутри которой выполнено сквозное отверстие для размещения подводящего проводника, обеспечивает поглощение всех сигналов, частоты которых лежат за пределами частот сигналов, подаваемых через подводящий проводник. Выполнение слоев диэлектрика из разных марок радиопоглощающего материала, обладающих различными характеристиками, позволяет получить фильтр, работающий в любой заданной полосе частот подавляемых помех. Наличие изолирующей трубки, в которую размещают подводящий проводник, позволяет работать при высоких уровнях напряжения в подводимых сетях.

На чертеже приведена конструкция сверхширокополосного заградительного фильтра.

Сверхширокополосный заградительный фильтр, выполнен в виде многослойной структуры, состоящей из последовательно размещенных первой экранирующей пластины 1, первого слоя диэлектрика 2, второго слоя диэлектрика 3 и второй экранирующей пластины 4, при этом первый и второй слои диэлектрика 2 и 3 выполнены, например, из радиопоглощающего материала одной и той же марки, внутри многослойной структуры выполнен сквозной канал 5 для размещения подводящего проводника 6, ось сквозного канала 5 расположена параллельно плоскостям первой и второй экранирующих пластин 1, 4, например, как показано на чертеже, в плоскости соединения первого и второго слоев диэлектрика 2, 3. Внутри сквозного канала 5 может быть дополнительно размещена изолирующая трубка 7, в которую устанавливают подводящий проводник 6, с помощью которого подают питающее напряжение или рабочий сигнал на защищаемую электронную аппаратуру.

Сверхширокополосный заградительный фильтр может состоять из нескольких последовательно установленных многослойных структур.

Сверхширокополосный заградительный фильтр может дополнительно содержать резонансный фильтр, включенный последовательно с многослойной структурой.

Сверхширокополосный заградительный фильтр работает следующим образом. Через подводящий проводник 6 подается, например, напряжение питания на электронное устройство. При этом, многослойная структура, образованная экранирующими пластинами 1, 4 и расположенными между ними слоями диэлектрика 2, 3, выполненными и радиопоглощающего материала, вместе с подводящим проводником 6 образуют симметричную линию, обладающую высокими диэлектрическими потерями на частотах, лежащих за пределами частот сигнала сетевого питания. Величина затухания "паразитных" сигналов, частоты которых лежат в полосе заграждения такой линии, определяется размерами слоев и величинами диэлектрических потерь используемого радиопоглощающего материала. Полоса "запирания" такого фильтра определяется частотными характеристиками радиопоглощающего материала. Используя в качестве материала диэлектрических слоев радиопоглотители различных марок, например, описанные в пат. RU 2113040 и 2094876, можно изготовить набор из многослойных структур, каждая из которых перекрывает определенный диапазон заданной полосы заграждения, что обеспечит работу такого набора из многослойных структур в еще более широком диапазоне частот заграждения, например от 10 кГц до 40 гГц.

Известные в настоящее время и используемые в безэховых камерах радиопоглощающие материалы, например марки ХВ-2, ХВ-3, позволяют получить затухание в полосе заграждения до 100 дБ.

В каждой многослойной структуре слои диэлектрика могут быть изготовлены из радиопоглотителей разных марок, и иметь разные размеры.

Расположение сквозного канала 5 внутри многослойной структуры определяется технологическими особенностями изготовления и обработки материала, используемого для изготовления слоев диэлектрика. Как правило, радиопоглотители промышленно изготавливаются в форме пластин, что накладывает условия на технологию их обработки. В случае выполнения слоев диэлектрика из одинакового материала, как показано на чертеже, сквозной канал 5 проходит симметрично относительно плоскости соединения слоев диэлектрика. Если слои диэлектрика выполнены из разных радиопоглотителей, один из которых, например, является более мягким и хрупким материалом, сквозной канал 5 выполняют в виде паза в слое из более твердого материала, другим слоем его накрывают.

Заявленный фильтр может быть использован для модернизации резонансных фильтров, используемых в качестве фильтров промышленных помех в полосе ниже 10 мГц, с целью расширения их полосы запирания. Для этого сверхширокополосный заградительный фильтр включают последовательно с резонансным фильтром.

В случае, если удельное сопротивление радиопоглощающего материала не позволяет получить необходимую электроизоляцию подводящего проводника 6 от экранирующих пластин 1 и 4, в сквозной канал 5 устанавливают изолирующую трубку 7, через которую пропускают подводящий проводник 6.

Заявленная конструкция сверхширокополосного заградительного фильтра промышленных помех позволяет использовать его для защиты сразу нескольких подводящих цепей, для чего в многослойной структуре выполняется несколько параллельных сквозных каналов 5.

Достоинствами заявляемого фильтра является возможность работы при высоких, до 1 кВт, напряжениях в подводимых сетях, больших токах - до 300 А, малые потери вне полосы заграждения, высокая повторяемость характеристик при серийном изготовлении, долговечность и стабильность характеристик в течение длительного (не менее 50 лет) времени работы, малые габариты и вес. Значение КСВ менее 3 в полосе запирания. Кроме того, такой фильтр не требует настройки, в отличие от известных резонансных, характеристики которых с течением времени изменяются.

Изобретение направлено на создание сверхширокополосного заградительного фильтра промышленных помех, работающего в широкой полосе частот. Сверхширокополосный заградительный фильтр промышленных помех выполнен в виде многослойной структуры, состоящей из двух экранирующих пластин, между которыми размещены два слоя диэлектрика, выполненных из радиопоглощающего материала, внутри многослойной структуры выполнен сквозной канал для размещения подводящего проводника, при этом ось сквозного канала ориентирована параллельно плоскостям экранирующих пластин. Устройство может содержать n дополнительных многослойных структур, установленных последовательно с первой многослойной структурой. Внутри сквозного канала может быть размещена изолирующая трубка. Слои диэлектрика могут быть выполнены из радиопоглощающих материалов разных марок и при этом иметь разную толщину. Устройство может дополнительно содержать резонансный фильтр, включенный последовательно с многослойной структурой. Техническим результатом является обеспечение высокого затухания в полосе заграждения при малых потерях вне полосы заграждения. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Сверхширокополосный заградительный фильтр, выполненный в виде многослойной структуры, состоящей из последовательно размещенных первой экранирующей пластины, первого слоя диэлектрика, второго слоя диэлектрика и второй экранирующей пластины, отличающийся тем, что первый и второй слои диэлектрика выполнены из радиопоглощающего материала, а в многослойной структуре выполнен сквозной канал для размещения подводящего проводника, при этом ось сквозного канала параллельна плоскостям экранирующих пластин.2. Сверхширокополосный заградительный фильтр по п.1, отличающийся тем, что содержит n дополнительных многослойных структур, установленных последовательно с первой многослойной структурой.3. Сверхширокополосный заградительный фильтр по п.1, отличающийся тем, что внутри сквозного канала размещена изолирующая трубка.4. Сверхширокополосный заградительный фильтр по п.2, отличающийся тем, что первый и второй слои диэлектрика выполнены из радиопоглощающих материалов различных марок.5. Сверхширокополосный заградительный фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве радиопоглощающих материалов первого и второго слоев диэлектрика использованы радиопоглотители разных марок.6. Сверхширокополосный заградительный фильтр по п.4, отличающийся тем, что первый и второй слои диэлектрика имеют разную толщину.7. Сверхширокополосный заградительный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит резонансный фильтр, включенный последовательно с многослойной структурой.