ВОЛНОВОДНЫЙ ДВУХМОДОВЫЙ ФИЛЬТР СВЧ Российский патент 2024 года по МПК H01P1/207 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике СВЧ, и может быть использовано в качестве волноводного полосно-пропускающего фильтра.

Известен волноводный фильтр СВЧ, описанный в: T. S. Beukman. “An Efficient Design Workflow of a Compact Ridged Waveguide Filter,” 2017 IEEE AFRICON, pp.5 69-573. DOI:10.1109/AFRCON.2017.8095544. Описанный в этой статье волноводный фильтр содержит входной и выходной волноводы и чередование диафрагм и двухмодовых гребневых резонаторов, работающих на модах ТЕМ.

Недостатком этого устройства является невозможность формирования несимметричной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и наличием емкости между широкой стенкой волновода и верхней гранью гребня, которая увеличивает потери в полосе пропускания.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является волноводный фильтр СВЧ, описанный в: L. Pelliccia, C. Tomassoni, F. Cacciamani, P. Vallerotonda, R. Sorrentino, J. Galdeano, C. Ernst. “Very-compact Waveguide Bandpass Filter based on Dual-Mode TM Cavities for Satellite Applications in Ku-band,” 2018 48th European Microwave Conference (EuMC), pp. 93-96. DOI:10.23919/EuMC.2018.8541740.

Этот волноводный фильтр содержит входной и выходной волноводы и комбинацию диафрагм и двухмодовых резонаторов, работающих на модах ТМ₁₂₀ и ТМ₂₁₀, что существенно сокращает размеры. Уменьшение длины фильтра достигается тем, что резонаторы работают на ТМ-модах, у которых третий индекс равен нулю. При данном подходе длину фильтра можно сократить в 3-4 раза по сравнению с классическими фильтрами.

Недостатком этого устройства является невозможность формирования несимметричной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Таким образом, существует техническая проблема реализации волноводных фильтров СВЧ с возможностью формирования как симметричной, так и несимметричной АЧХ.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы увеличить частотную избирательность устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение избирательности АЧХ фильтра за счет формирования полюсов затухания вблизи рабочей полосы частот.

Указанный технический результат достигается тем, что в конструкции фильтра реализовано чередование резонаторов с расщеплением на модах ТМ₁₁₀ и диафрагм.

В заявленном волноводном фильтре СВЧ, между входным и выходным металлическими отрезками волноводов одинаковых сечений, применена структура, состоящая из диафрагм и П-образных резонаторов с поперечным расщеплением. Подводящие волноводы соединены с соответствующими П-образными резонаторами и состыкованы с соответствующими диафрагмами. Далее формируется структура с чередованием П-образных резонаторов с поперечным расщеплением и диафрагм. Формирование полосы заграждения осуществляется с помощью расщепления в упомянутых резонаторах, формирующих полюса затухания. В зависимости от того, как запитан упомянутый резонатор, количество полюсов может быть разным. Если упомянутый резонатор с обеих сторон запитывается в расщепленной части, то полюс получается либо ниже полосы пропускания, либо выше. Положение полюса затухания зависит от поперечного размера (высоты) упомянутого резонатора. Если упомянутый резонатор с обеих сторон запитывается в нерасщепленной части, то получаются два полюса затухания, один ниже полосы пропускания, другой - выше. Диафрагмы выполняют роль элементов связи, которые влияют на ширину полосы пропускания. Порядок волноводного фильтра вдвое больше количества упомянутых резонаторов, т.е. данные фильтры могут быть только четнозвенными. Данный подход позволяет получать симметричную или несимметричную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ).

Волноводный фильтр, упомянутый резонаторы которого запитаны в расщепленной части может иметь полюса выше полосы пропускания, либо ниже полосы пропускания, либо полюса могут быть как ниже полосы пропускания, так и выше. При несимметричной АЧХ конструкция фильтра может обладать продольной симметрией относительно центра, а может и не обладать. Упомянутые резонаторы могут выполняться как на стандартном сечении, так и на зауженном, либо расширенном. Количество полюсов затухания при подключении в расщепленной части равно количеству упомянутых резонаторов в фильтре.

Волноводный фильтр, упомянутые резонаторы которого запитаны в нерасщепленной части может иметь полюса выше полосы пропускания и ниже полосы пропускания, при этом количество полюсов ниже и выше полосы пропускания одинаковое. При симметричной АЧХ конструкция фильтра может обладать продольной симметрией относительно центра, а может и не обладать. Упомянутые резонаторы могут выполняться как на стандартном сечении, так и на зауженном, либо расширенном. Количество полюсов затухания при подключении в нерасщепленной части равно порядку фильтра.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

– фиг.1. Фильтр на П-образных резонаторах с запиткой в расщепленной части со стороны узкой стенки волновода;

– фиг.2. Фильтр на П-образных резонаторах с запиткой в расщепленной части со стороны широкой стенки волновода;

– фиг.3. Частотные характеристики фильтра на П-образных резонаторах с запиткой в расщепленной части;

– фиг.4. Фильтр на П-образных резонаторах с запиткой в нерасщепленной части со стороны узкой стенки волновода;

– фиг.5. Фильтр на П-образных резонаторах с запиткой в нерасщепленной части со стороны широкой стенки волновода;

– фиг.6. Частотные характеристики фильтра на П-образных резонаторах с запиткой в нерасщепленной части;

На фиг.1 показан внешний вид конструкции фильтра с запиткой П-образных резонаторов в расщепленной части со стороны узкой стенки с полюсами затухания ниже полосы пропускания и одним - выше согласно изобретению. На фиг.2 показано продольное сечение конструкции этого фильтра согласно изобретению, вид со стороны широкой стенки волновода. Частотные характеристики фильтра на П-образных резонаторах с запиткой в расщепленной части показаны на фиг.3.

На фиг.4 показан внешний вид конструкции фильтра с запиткой П-образных резонаторов в нерасщепленной части со стороны узкой стенки с полюсами затухания ниже полосы пропускания и выше согласно изобретению. На фиг.5 показано продольное сечение конструкции этого фильтра согласно изобретению, вид со стороны широкой стенки волновода. Частотные характеристики фильтра на П-образных резонаторах с запиткой в нерасщепленной части показаны на фиг.6.

Волноводные фильтры СВЧ (фиг.1…фиг.6) согласно изобретению содержат подводящие волноводы 1. Фильтр, состоящий из П-образных резонаторов с запиткой в расщепленной части 4, содержит чередование диафрагм 2 и упомянутых резонаторов 3. П-образные резонаторы могут выполняться на зауженном, расширенном или стандартном сечении (фиг.1, фиг.2).

Фильтр, состоящий из П-образных резонаторов с запиткой в нерасщепленной части 5, содержит чередование диафрагм 2 и упомянутых резонаторов 3. П-образные резонаторы могут выполняться на зауженном, расширенном или стандартном сечении (фиг.4, фиг.5).

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике СВЧ, и может быть использовано в качестве волноводного полосно-пропускающего фильтра сверхвысоких частот. Волноводный фильтр СВЧ, содержащий резонаторы, работающие на модах ТМ110, между которыми располагаются диафрагмы. При этом волноводный фильтр СВЧ, выполненный четнозвенным, содержит подводящие волноводы, между которыми применена структура с чередованием П-образных резонаторов с поперечным расщеплением и диафрагм, при этом упомянутые резонаторы выполнены с возможностью запитываться либо в расщепленной части, либо в нерасщепленной, а упомянутые подводящие волноводы, которые соединены с соответствующими П-образными резонаторами и состыкованы с соответствующими диафрагмами, выполнены в виде входного и выходного металлических отрезков волноводов одинаковых сечений. Технический результат изобретения заключается в улучшении частотной избирательности фильтра. 6 ил.

Волноводный фильтр СВЧ, содержащий резонаторы, работающие на модах ТМ110, между которыми располагаются диафрагмы, отличающийся тем, что волноводный фильтр СВЧ, выполненный четнозвенным, содержит подводящие волноводы, между которыми применена структура с чередованием П-образных резонаторов с поперечным расщеплением и диафрагм, при этом упомянутые резонаторы выполнены с возможностью запитываться либо в расщепленной части, либо в нерасщепленной, а упомянутые подводящие волноводы, которые соединены с соответствующими П-образными резонаторами и состыкованы с соответствующими диафрагмами, выполнены в виде входного и выходного металлических отрезков волноводов одинаковых сечений.