СВЧ-ФИЛЬТР Российский патент 2008 года по МПК H01P1/207 H01P1/30 H01P7/06 

Изобретение относится к области СВЧ-техники, предназначенной для использования в различных радиотехнических устройствах, преимущественно в радиотехнических устройствах космических аппаратов.

Конструкции СВЧ-фильтров должны отвечать требованиям температурной стабильности электрических характеристик. Для температурной стабилизации электрических характеристик СВЧ-фильтров могут быть использованы материалы с низким коэффициентом температурного расширения, однако такие материалы довольно дороги и имеют большой удельный вес. Поэтому для дополнительной температурной стабилизации электрических характеристик наиболее удобно использовать устройства, изменяющие критические размеры резонансных объемов и располагающиеся с внешней стороны резонаторов. Такие устройства не уменьшают собственную добротность резонаторов, определяющую потери полезного сигнала в полосе пропускания СВЧ-фильтра. Общим принципом таких устройств является деформация одной или нескольких пружинящих стенок резонансного объема. Деформация пружинящей стенки резонансного объема достигается при использовании в конструкции из материала с одним коэффициентом линейного расширения деформирующего элемента (обычно винта) из материала с другим коэффициентом линейного расширения. В этом случае деформация пружинящей стенки резонансного объема будет изменяться при изменении температуры, что позволит значительно уменьшить изменение резонансной частоты резонатора в рабочем диапазоне температур.

Из авторского свидетельства SU 344537 известен волноводный СВЧ-фильтр, содержащий биметаллический температурный компенсатор. Элемент температурной компенсации выполнен в виде двух втулок. Для точной настройки резонатора служит емкостной винт.

Из авторского свидетельства SU 1138864 известен СВЧ-фильтр, содержащий отрезок волновода с диэлектрическим резонатором. На корпусе СВЧ-фильтра закреплен полый цилиндр, на внутренней поверхности которого выполнена резьба, на которой установлена с возможностью перемещения гайка, выполненная в виде стакана. Внутри стакана установлен с возможностью перемещения по резьбе дополнительный стакан. В дне дополнительного стакана выполнено центральное отверстие, в которое пропущен стержень, установленный с возможностью перемещения через отверстие в стенке отрезка волновода. Винтом, вкрученным в дно дополнительного стакана, и контргайкой в дополнительном стакане зафиксирован пакет биметаллических пластин. За счет перемещения стержня во внешних полях диэлектрического резонатора осуществляется перестройка резонансной частоты сверхвысокочастотного фильтра. За счет температурного изменения расстояния между диэлектрическим резонатором и диском компенсируется температурный уход частоты диэлектрического резонатора с определенными значениями температурного коэффициента линейного расширения диэлектрика и температурного коэффициента относительной диэлектрической проницаемости. СВЧ-фильтр, описанный в авторском свидетельстве SU 1138864, выбран в качестве ближайшего аналога изобретения.

При эксплуатации СВЧ-фильтров, известных из авторского свидетельства SU 1138864, а также СВЧ-фильтров подобных конструкций было выявлено ряд недостатков. При использовании простого деформирующего элемента (винта), выполненного, в отличие от резонатора, из материала с другим температурным коэффициентом линейного расширения, необходим особо точный подбор длины деформируемого элемента, обеспечивающей максимальный эффект температурной стабилизации. Предложенное изобретение направлено на устранение этого недостатка.

Технический результат, ожидаемый от использования заявленного изобретения, заключается в обеспечении температурной стабилизации резонансной частоты резонатора при плавном изменении температурного коэффициента линейного расширения.

Технический результат достигается тем, что предложен СВЧ-фильтр, включающий регулятор частоты и устройство температурной компенсации, содержащее резонатор, и упор с резьбовым отверстием, в котором установлен регулятор частоты, выполненный в виде винта. Винт и резонатор выполнены из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Винт выполнен с возможностью деформации пружинящей стенки резонатора и состоит из внутреннего и наружного винтов, выполненных из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Наружный винт выполнен с внутренним резьбовым отверстием, в которое установлен внутренний винт. В наружном винте выполнено одно или несколько резьбовых отверстий, в которых устанавливается один или несколько стопорных винтов, упирающихся в одну или несколько продольных канавок, выполненных на поверхности внутреннего винта.

Стопорный винт может быть установлен в одном из резьбовых отверстий, выполненных в наружном винте.

Также два стопорных винта могут быть установлены в резьбовые отверстия, выполненные в наружном винте на двух уровнях и под некоторым углом друг к другу. Во внутреннем винте выполняются две или несколько пар продольных канавок, расположенных под тем же углом, что и угол между стопорными винтами.

Также на каждом уровне может быть выполнено одинаковое количество резьбовых отверстий, расположенных на равных угловых расстояниях друг от друга. Резьбовые отверстия в одном уровне смещены относительно резьбовых отверстий в другом уровне на угол, равный углу между продольными канавками во внутреннем винте. Количество продольных канавок во внутреннем винте отличается от количества резьбовых отверстий на одном из уровней в боковой стенке внешнего винта.

Предложенное изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - конструкция СВЧ-фильтра.

Фиг.2 - конструкция винта-термокомпенсатора.

Предложенный СВЧ-фильтр включает регулятор частоты и устройство температурной компенсации. Устройство температурной компенсации содержит резонатор, включающий пружинящую стенку резонатора 1 и упор с резьбовым отверстием 4, в котором установлен регулятор частоты, выполненный в виде винта 3. Винт 3 выполнен из двух частей с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Одна часть винта 3 выполнена из того же материала, что и резонатор, а другая часть - из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, отличающимся от коэффициента линейного расширения резонатора.

При выполнении винта 3 составным, выполненным в виде двух винтов, один из которых ввинчивается в опору резонатора, а другой в резьбовое отверстие в первом винте, появляется возможность плавно изменять длину рабочей части второго винта. В этом случае крутизна температурной зависимости изменения длины деформирующего элемента будет изменена в зависимости от изменения длины рабочей части второго винта или эквивалентного температурного коэффициента линейного расширения составного деформирующего элемента.

Фиксация деталей составного винта 3 (внутреннего и наружного винтов) относительно друг друга может быть выполнена с помощью контрящей гайки 2. Однако при большом количестве изменений температуры может происходить "ослабление" и расконтривание соединения деталей с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Поэтому для более надежной фиксации положения внутреннего винта относительно наружного в деформирующем устройстве используются стопорные винты 5, входящие во внешний винт через резьбовые отверстия и упирающиеся в специальные продольные канавки во внутреннем винте. Более надежная фиксация внутреннего винта будет обеспечена при использовании двух стопорных винтов, расположенных на разных уровнях и под углом друг к другу, например 90°, в этом случае будет устранено качание внутреннего винта относительно наружного и увеличивается прочность фиксации.

Для уменьшения дискретного шага изменения длины рабочей части внутреннего винта может быть выполнено разное количество возможных мест установки стопорных винтов 5 во внешнем винте и количество продольных канавок во внутреннем винте. Например, при трех возможных положениях стопорных винтов 5 во внешнем винте, расположенных под углом 120°, и четырех возможных положениях продольных канавок во внутреннем винте, расположенных под углом 90°, появляется возможность устанавливать внутренний винт относительно внешнего с шагом 1/12 оборота или 30°. При шаге резьбы внутреннего винта 0,5 мм появляется возможность изменять длину рабочей части внутреннего винта с шагом менее 50 мкм, что оказывается вполне достаточным для получения высокой температурной стабильности резонансной частоты резонатора (менее 10-7).

Таким образом, подтвержден ожидаемый технический результат, заключающийся в обеспечении температурной стабилизации резонансной частоты резонатора, при плавном изменении температурного коэффициента линейного расширения.

Изобретение относится к области СВЧ-техники и предназначено для использования в различных радиотехнических устройствах, преимущественно в радиотехнических устройствах космических аппаратов. СВЧ-фильтр содержит резонатор, устройство температурной компенсации и упор с резьбовым отверстием, в котором установлен регулятор частоты, выполненный в виде винта. Винт и резонатор выполнены из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Винт выполнен с возможностью деформации стенки резонатора, выполненной пружинящей, и состоит из внутреннего и наружного винтов, выполненных из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Наружный винт выполнен с внутренним резьбовым отверстием, в которое установлен внутренний винт. Техническим результатом является обеспечение температурной стабилизации резонансной частоты резонатора при плавном изменении температурного коэффициента линейного расширения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СВЧ-фильтр, содержащий резонатор, устройство температурной компенсации и упор с резьбовым отверстием, в котором установлен регулятор частоты, выполненный в виде винта, причем винт и резонатор выполнены из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения, отличающийся тем, что винт выполнен с возможностью деформации стенки резонатора, выполненной пружинящей, и состоит из внутреннего и наружного винтов, выполненных из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения, при этом наружный винт выполнен с внутренним резьбовым отверстием, в которое установлен внутренний винт, а в боковой стенке наружного винта выполнено одно или несколько резьбовых отверстий, в которые устанавливается один или несколько стопорных винтов, упирающихся в одну или несколько продольных канавок, выполненных на поверхности внутреннего винта.2. СВЧ-фильтр по п.1, отличающийся тем, что два стопорных винта установлены в резьбовые отверстия, выполненные в наружном винте на двух уровнях и под некоторым углом друг к другу, при этом во внутреннем винте выполнены две или несколько пар продольных канавок, расположенных под тем же углом, что и угол между стопорными винтами.3. СВЧ-фильтр по п.3, отличающийся тем, что в боковой стенке наружного винта на каждом уровне выполнено одинаковое количество резьбовых отверстий, расположенных на равных угловых расстояниях друг от друга, причем резьбовые отверстия в одном уровне смещены относительно резьбовых отверстий в другом уровне на угол, равный углу между продольными канавками во внутреннем винте, а количество продольных канавок во внутреннем винте отличается от количества резьбовых отверстий на одном из уровней в боковой стенке наружного винта.