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

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

Известны СВЧ-фильтры и мультиплексоры на запредельных волноводах, в которых на одной или на противоположных стенках волновода запредельного сечения размещаются диэлектрические или металлические резонаторы. Соосно диэлектрическим резонаторам на противоположных от них стенках размещаются регулировочные винты, с помощью которых осуществляется настройка частот резонаторов СВЧ-фильтров и мультиплексоров.

Из авторского свидетельства SU 1524112 известен полосно-пропускающий СВЧ-фильтр, содержащий отрезок запредельного волновода, внутри которого равномерно размещены диэлектрические резонаторы. Диэлектрические резонаторы выполнены в форме эллиптических цилиндров, в которых отсутствуют центральные отверстия и радиальные щели, установлены на диэлектрических подставках, электромагнитно связаны между собой и закреплены с возможностью поворота вокруг своей оси, крайние диэлектрические резонаторы связаны с входным и выходным проводниками фильтра. На противоположной стенке запредельного волновода соосно диэлектрическим резонаторам установлены регулировочные винты для подстройки резонансной частоты.

Из авторского свидетельства SU 1252839 известен полосно-пропускающий СВЧ-фильтр, содержащий отрезок запредельного волновода, в котором размещены диэлектрические резонаторы. Диэлектрические резонаторы выполнены с центральными отверстиями и радиальными щелями и жестко закреплены на вращающихся диэлектрических подставках, фиксирующихся через консольные выводы с помощью наружных гаек, крайние диэлектрические резонаторы связаны с входным и выходным проводниками фильтра. В крышке корпуса СВЧ-фильтра на противоположной стенке запредельного волновода соосно диэлектрическим резонаторам установлены регулировочные винты для подстройки резонансной частоты. При настройке СВЧ-фильтра с помощью регулировочных винтов изменяют резонансную частоту, за счет вращения диэлектрических резонаторов с помощью консольного вывода вращающейся подставки изменяют коэффициент связи между диэлектрическими резонаторами и элементами связи. После достижения требуемого вида амплитудно-частотной характеристики положение диэлектрических резонаторов фиксируется с помощью гаек. Полосно-пропускающий фильтр, описанный в авторском свидетельстве SU 1252839, выбран в качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения.

При использовании СВЧ-фильтров, а также мультиплексоров, известной из аналогов изобретения конструкции из-за малых габаритов устройств в диапазоне миллиметровых волн возникают трудности в конструктивной реализации элементов регулирования электрической связи между резонаторами. Возникшая проблема решалась за счет оптимального подбора взаимного расположения соседних диэлектрических резонаторов, которые могли быть расположены на одной или на противоположных стенках запредельного волновода. При расчетах СВЧ-фильтров было замечено, что расчетные расстояния между диэлектрическими резонаторами при разных вариантах взаимного расположения существенно отличаются друг от друга. Исходя из того, что электрическая связь между резонаторами изменяется как при изменении расстояния между ними, так и при изменении их взаимного расположения, был получен вывод о целесообразности выполнения в СВЧ-фильтрах чередующихся пар резонаторов и регулировочных винтов и пар регулировочных винтов, то есть пар резонаторов, выполненных в виде винтов. Резонаторы, выполненные в виде пар регулировочных винтов, по своей конструкции и реализуемым функциям будут одновременно являться резонаторами и регулировочными винтами подстройки частоты.

Выполнение конструкции волновода СВЧ-фильтра, описанным выше образом, обеспечит плавное регулирование электрических связей между резонаторами на запредельных волноводах.

Ожидаемый технический результат будет достигнут тем, что предложен СВЧ-фильтр, включающий резонатор на запредельном волноводе и содержащий отрезок запредельного волновода. В отрезке запредельного волновода установлены резонаторы и регулировочные винты подстройки резонансной частоты. Резонаторы и регулировочные винты расположены на противоположных стенках запредельного волновода. Пары резонаторов и регулировочных винтов чередуются с расположенными на противоположных стенках запредельного волновода парами регулировочных винтов.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, на которых представлена конструкция предложенного СВЧ-фильтра.

Фиг.1 - конструкция СВЧ-фильтра.

Фиг.2 - сечение С-С, фиг.1.

Предложенный СВЧ-фильтр содержит корпус 1, выполненный в виде отрезка запредельного волновода. В корпусе СВЧ-фильтра размещены диэлектрические либо металлические резонаторы (резонаторные бобышки) 2, зафиксированные при необходимости контрящими гайками. Устройства подстройки резонансной частоты выполнены в виде регулировочных винтов 4 (винтов-резонаторов), для фиксации которых использованы контрящие гайки 5. Высота регулировочных винтов 4 может быть изменена при работе фильтра. Количество резонаторов 2, а также порядок их взаимного расположения определяется в зависимости от требований предъявляемых к конструкции конкретного СВЧ-фильтра. В представленном на чертеже СВЧ-фильтре на стенке запредельного волновода противоположной стенке, предназначенной для размещения резонаторов 2, расположены регулировочные винты 4, образующие подстроечную емкость резонатора. Пары резонаторов 2 и регулировочных винтов 4 чередуются с парами регулировочных винтов 4, также расположенных на противоположных стенках запредельного волновода.

При настройке СВЧ-фильтра резонансная частота настраивается с помощью изменения длины регулировочного винта 4. Плавно уменьшая высоту резонатора 2 можно добиться того, что длина регулировочного винта 4 окажется больше длины резонатора 2. В этом случае регулировочный винт 4 станет играть роль резонатора 2, а резонатор 2 станет регулировочным винтом 4. То есть резонатор 2 окажется на противоположной стенке запредельного волновода, что приведет к изменению электрических связей с соседними резонаторами.

Предложенная конструкция СВЧ-фильтра была проверена в макете диплексера, осуществляющего разделение сигналов 19 и 24 ГГц. Для конструкции был использован волновод сечением 5,2×2,6 мм. Канальные фильтры диплексера имели по три резонатора. Средние резонаторы канальных фильтров были выполнены в виде пар винтов на противоположных стенках запредельного волновода, при изменении высоты средних резонаторов канальных фильтров удалось изменить их полосы пропускания примерно на 15-20%, обеспечив плавное регулирование электрических связей между резонаторами на запредельных волноводах.

СВЧ-фильтр включает резонатор, содержащий отрезок запредельного волновода, в котором установлены резонаторы и устройства подстройки резонансной частоты. Изобретение обеспечит плавное регулирование электрических связей между резонаторами на запредельных волноводах. Пары резонаторов и регулировочных винтов чередуются с расположенными на противоположных стенках запредельного волновода парами регулировочных винтов. 2 ил.

СВЧ-фильтр, включающий резонатор на запредельном волноводе, содержащий отрезок запредельного волновода, в котором установлены резонаторы и регулировочные винты подстройки резонансной частоты, расположенные на противоположных стенках запредельного волновода, отличающийся тем, что пары резонаторов и регулировочных винтов чередуются с расположенными на противоположных стенках запредельного волновода парами регулировочных винтов.