Полосно-пропускающий фильтр Российский патент 2024 года по МПК H01P1/20 

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких частот.

В настоящее время известны различные конструкции полосно-пропускающих СВЧ-фильтров, выполненные на основе прямоугольных волноводов и имеющие различное конструктивное исполнение на основе связанных резонаторов.

Известен многозвенный полосно-пропускающий волноводный фильтр [1].

Известен многозвенный режекторный волноводный фильтр [1].

Известны полосно-пропускающие волноводные фильтры [2], использующие для увеличения крутизны склонов амплитудно-частотной характеристики дополнительные связи между не соседними резонаторами.

К достоинствам таких полосно-пропускающих фильтров можно отнести увеличенную крутизну склонов амплитудно-частотной характеристики при меньшем количестве звеньев и более низких потерях в полосе пропускания, чем при классическом построении многозвенного полосно-пропускающего волноводного фильтра, за счет полюсов затухания, формирующихся дополнительными связями между не соседними резонаторами. Однако такие устройства сложны в изготовлении и требуют трудоемкой регулировки.

Наиболее близким к заявленному устройству по совокупности существенных признаков является полосно-пропускающий волноводный СВЧ-фильтр [3] (прототип), имеющий эллиптическую амплитудно-частотную характеристику. Данный полосно-пропускающий волноводный СВЧ-фильтр выполнен на основе прямоугольного волновода и в нем применены короткозамкнутые шлейфы, расположенные на определенном расстоянии друг от друга. Короткозамкнутые шлейфы связаны с основным волноводом при помощи щелей и диафрагм.

Такая конструкция отличается высокой крутизной склонов амплитудно-частотной характеристики при меньшем количестве звеньев и более низких потерях в полосе пропускания, чем при классическом построении многозвенного полосно-пропускающего волноводного фильтра, за счет полюсов затухания, присущих фильтрам с эллиптической амплитудно-частотный характеристикой. Однако формирование эллиптической амплитудно-частотный характеристики обеспечивается диафрагмами, имеющими сложную форму, минимально возможную толщину, точно выполненные размеры и присоединенные в точно определенных местах к широкой стенке волновода.

Техническим результатом при использовании заявляемого устройства является получение высокой крутизны склонов амплитудно-частотной характеристики при меньшем количестве звеньев и более низких потерях в полосе пропускания, чем при классическом построении многозвенного полосно-пропускающего волноводного фильтра, за счет полюсов затухания, при наиболее простой конструкции, не требующей сложных операций при изготовлении и сборке, и минимуме требуемых подстроечных элементов, обеспечивающем простую регулировку.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве, сочетаются классический многозвенный фильтр на основе прямоугольного волновода и короткозамкнутые шлейфы.

Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что конструктивно состоит из связанных резонаторов на основе прямоугольного волновода, в центре которых по широкой стенке расположены короткозамкнутые шлейфы, представляющие собой отрезки также прямоугольного волновода.

В отличие от аналогов его конструкция проста и при этом позволяет, оперируя количеством звеньев, количеством и положением полюсов затухания, получать различные формы амплитудно-частотных характеристик, при этом располагая полюса затухания слева, или справа, или с двух сторон, относительно полосы пропускания фильтра. Также, в отличие от аналогов, такая конструкция позволяет получать как узкую, так и среднюю ширину полосы пропускания фильтра.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

- Фиг. 1, 2 и 3 - конструкция полосно-пропускающего фильтра;

- Фиг. 4 - графики амплитудно-частотной характеристики 10 и коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) 11.

Заявляемый полосно-пропускающий фильтр конструктивно выполнен на основе прямоугольного волновода WR-112 5 (фиг. 1) и имеет пять резонаторов 3 (фиг. 1). Короткозамкнутые шлейфы 4 (фиг. 1), расположенные по широкой стенке в центре средних резонаторов, формируют полюса затухания. Крайние резонаторы, имеющие длину lr_1 (фиг. 1), связаны при помощи индуктивных диафрагм 1 (фиг. 1). Для уменьшения паразитного влияния полюсов друг на друга, выражающемся в расхождении в стороны по частоте, центральный резонатор, имеющий длину lr_3 (фиг. 1), связан с соседними (фиг. 1) индуктивно-емкостной диафрагмой 2 (фиг. 1). Положение полюсов затухания относительно полосы пропускания можно регулировать величиной связи (шириной h_1 и h_2) закороченных отрезков волновода 4 (фиг. 1) с резонатором фильтра, а их частотное положение длиной lh_1 и lh_2 (фиг. 1).

Для регулировки фильтра на широкой стенке прямоугольного волновода в центре каждого резонатора располагаются подстроенные винты 9 (фиг. 3), позволяющие подстраивать центральную частоту каждого резонатора. На закороченных концах отрезков волновода, образующих полюса затухания также располагаются подстроечные винты 8 (фиг. 3), позволяющие подстраивать центральную частоту каждого полюса затухания.

Фильтр выполнен из двух зеркально симметричных относительно центра широкой стенки прямоугольного волновода деталей 6 (фиг. 2), скрепляющихся при помощи винтов 7 (фиг. 2).

Литература:

1. Д.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи, т.1, рис. 8.06.1, с. 382. - М.: Связь, 1972.

2. R.M. Kurzrok. General Three-Resonator Filters in Waveguide (Correspondence) // 1966 Transactions on Microwave Theory and Techniques 14.1. Jan. 1966.

3. A.E. Atia and A.E. Williams. Narrow-Bandpass Waveguide Filters // 1972 Transactions on Microwave Theory and Techniques 20.4. Apr. 1972.

4.1. Rubinstein, R.L. Sleven, A. Fredhinte. Narrow-Bandwidth Elliptic-Function Filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-17, No. 12, Dec. 1969.

№16/16/C1/4/1516.

Изобретение относится к области техники высоких и сверхвысоких частот и предназначено для создания частотно-селективных устройств - фильтров. Устройство конструктивно состоит из связанных резонаторов на основе прямоугольного волновода, в центре которых по широкой стенке расположены короткозамкнутые шлейфы, представляющие собой отрезки также прямоугольного волновода. Технический результат заключается в получении высокой крутизны склонов амплитудно-частотной характеристики при меньшем количестве звеньев и более низких потерях в полосе пропускания, упрощении конструкции и регулировки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Полосно-пропускающий фильтр, отличающийся тем, что конструктивно состоит из связанных резонаторов на основе прямоугольного волновода, в центре которых по широкой стенке расположены короткозамкнутые шлейфы, представляющие собой отрезки также прямоугольного волновода.

2. Полосно-пропускающий фильтр по п. 1, отличающийся тем, что его конструкция позволяет, оперируя количеством связанных резонаторов, количеством и размерами короткозамкнутых отрезков волновода, получать различные формы амплитудно-частотных характеристик, при этом располагая полюса затухания слева, или справа, или с двух сторон относительно полосы пропускания фильтра.