Направленный фильтр СВЧ Советский патент 1984 года по МПК H01P1/215 H01P1/10 

Изобретение относится к радиотех нике СВЧ и может быть использовано для фильтрации, направленного ответ вления и коммутации СВЧ сигнала. Известен невзаимный направленный фильтр, содержащий два основных волновода, параллельных друг другу и соединенных через смещенное относительно их оси отверстие в широких стенках, в котором установлен ферритовый цилцндр, при этом ось ферритового цилиндра перпендикулярна широким стенкам основных волноводов, и магнитную систему с коммутатором полярности тока 1. Однако такой фильтр обладает узкой полосой пропускания и малым уровнем отводимой СВЧ мощности. Наиболее близким к предлагаемому является волноводный направленный фильтр, содержащий два основных волновода прямоугольного сечения, два перпендикулярных к ним и параллельных между сббой волновода связи круглого сечения, четыре щели, сое- диняющие основные волноводы и волноводы связи и лежащие в поперечных сечениях волноводов связи, совпадающих с широкими стенками основных волноводов, при этом геометрические центры щелей и поперечнь1х сечений . волноводов связи совпадают, ферритовые вкладьши в. форме сфер внутри вол новодов связи и катушки подмагничивания, размещенные на волноводах связи и соединенные с источником тока 2. Недостаток известного волноводного направленного фильтра - узкая полоса пропускания и малый уровень отводимой мощности. Целью изобретения является расширение полосы пропускания и повьшение уровня отводимой мощности, а также коммутация отводимой мощности на два направления. Указанная цель достигается тем, что в направленном фильтре СВЧ, содержащем два основных волновода прямоугольного сечения, два перпендикулярных к ним и параллельных между собой волновода связи, четьфе щели, соединяющие основные волноводы и вол новоды связи и лежащие в поперечных сечениях волноводов связи, совпадающих с широкими стенками основных волноводов, при этом геометрические центры щелей и поперечных сечений волноводов связи совпадают, ферритовые вкладыши внутри волноводов связи и катушки подмагничйвания, размещенные на волноводах связи и соединенные с источником тока, основные волноводы pacпoJ|oжeны параллельно, волноводы связи имеют квадратное сечение, две параллельные стенки волноводов связи расположены в одном поперечном сечении основных волно.водов, ферритовые вкладьщ1и вьтолнены в виде прямоугольных параллелепипедов, размеры которых совпадают с внутренними размерами волноводов связи, щели имеют вид прямоугольника, стороны которого параллельны стенкам волноводов связи, при. этом щели, находящиеся в разных поперечных сечениях каждого из волноводов связи и на щирокой стенке каждого из основных волноводов, перпендикулярны между собой. Кроме того, одна из катзшек подмагничивания соединена с источником тока через коммутатор полярности тока. На фиг, 1 показана волноводная часть конструкции направленного фильтра СВЧ; на фиг. 2 - направленный фильтр СВЧ со схемой коммутации. I Направленный фильтр СВЧ (фиг. 1) содержит два параллельных друг другу основных волновода 1 и 2 прямоугольного сечения и два перпендикулярных к ним и параллельных между собой волновода связи 3 и 4 квадратного сечения, две параллельные стенки которых расположены в одном поперечном сечении основных волноводов 1 и 2. Четыре щели. 5-8 прямоугольной формы соединяют основные волноводы 1 и 2 и волноводы 3 и 4 и лежат в поперечных сечениях волноводов связи 3 и 4, совпадающих, соответствейно, с верхней широкой стенкой основного волновода 1 и с нижней широкой стенкой основного волновода 2. Геометрические центры щелей 5 - 8 и поперечных сечений волноводов связи 3 и 4, лежащих на широких стенках основных волноводов 1 и 2, совпадают, а края щелей 5-8 параллельны стенкам волноводов связи 3 и 4. Щель 5 перпендикулярна щелям 6 и 7 и параллельна щели 8. Волновода связи 3 и 4 заполнены ферритовыми вкладьш1ами 9 и 10, размеры которых равны внутренним размерам волноводов связи 3 и 4. Входом 11 направленного фильтра СВЧ является конец основного волновода выходами 12 - 14-конец основного волновода 1 и концы основного волновода 2. Катушки подмагничивания 1 и 16 (фиг. 2) размещены на волновод связи 3 и 4 и соединены с источнгасо тока 17, при этом катушка подмагничиванйя 16 соединена с источником тока 17 через коммутатор полярности 18 тока. Направление постоянного магнитного поля Н, создаваемого ка тушками подмагничивания 15 и 16, по казано на фиг. 2 стрелками. Направлейкый фильтр СВЧ работает следующим образой. Основная волна ТЕ,,, 1 аспространяющаяся от входа 11 основного волновода 1, возбуждает через щели 5 |И 7 в волноводах связи 3 и 4, размеры которых выбраны так, что в вол новодах связи могут существовать только вырожденные колебания резонаторного типа и ТЕ,, гдen: 1 колебания ТЕ и ТЕ соответствен,но. В отсутствии подмагничивания ферритовых вкладьщей 9 и 10 щели 6 и 8 не связаны с этими колебаниями и на щели 5 и 7 трансформируется короткое замыкание, вследствие чего СВЧ мощность без отражения поступае на выход 12. П|)и включении продольного модмагничивания ферритовых вкл дышей 9 и 10 ПОСТОЯННЕЙ магнитным п лем Н (его полярность не имеет знй ченйя, существенно лишь согласное подмагничивание обоих ферритовых вкладьш1ей 9 и 10) за счет эффекта вращения плоскости поляризации (эффекта Фарадея) в волноводах связи3 и 4 появляются, кроме существукщих колебаний ТЕ. и ТЕ, колебания и TE;jg с6отзетЧ:твенно. Ортогонат1ные исходным эти колебания возбуждают щели 6 и 8, что пр водит к направленному излучению в ОСНОВНОЙ волновод 2 на выхбд 13. Волноводы связи 3 и 4 работают в этом режиме как резонаторы проходного типа и в сочетании с щелями определяют полосу пропускания фильтра. Согласованный режим в основных волноводах 1 и 2 обеспечивается выбором положения перпендикулярных между собой пар щелей 5 и 7, 6 и 8. Перпендикулярность пары щелей 5 и 7 обуславливает фазовый сдвиг колебаний в волноводах связи 3 и 4, и далее - направленность излучения в основной волновод 2. Конкретное Направление распространения волны в основном волноводе 2 определяется знаком сдвига. Перемена направления постоянного магнитного поля Hjj для какого-либо одного из ферритовых вкладьш1ей 9 или 10 отвечает перемене знака сдвига; следовательно, при встречном подмагничивании ферритовых вкладьш1ей 9 и 10 вол-, на в основном волноводе 2 распространяется в направлении выхода 14. Указанное обстоятельство используется в данном изобретении для электрической коммутации направленным фильтром СВЧ отводимой мощности между квумя каналами. I Положительный эффект - расширение полосы пропускания и повьш1ение уровня отводимой мощности - обеспечивается в предлагаемом изобретении большей полосой пропускания резонансной системь щель - волновод связи с ферритовым вкладьш1ем - щель по сравнению с полосой пропускания двух связанных ферритовых резонаторов и лучшим теплоотводом от ферритовых вкладышей. По сравнению с прототипом полоса пропускания увеличена в 30 раз, а уровень отводимой мощности повышен в 1000 раз.

1. НАПРАВЛЕННЫЙ.ФИЛЬТР СВЧ, содержащий два основных волновода прямоугольного сечения, два перпендикулярных им и параллельных между собой волновода связи, четыре щели, соединяющие основные волноводы и волноводы связи и лежащие в поперечных сечениях волноводов связи, совпадающих с широкими стенками основных-, волноводов, при этом геометрические центры щелей и поперечных сечений волноводов связи совпадают, ферритовые вкладыши внутри волноводов связи и катушки подмагничивания, размещенные на волноводах связи и соединенные с источником тока, о т л и ч аю щ и йс я тем, что, с целью расширения полосы пропускания и повышения уровня отводимой мощности, основные волноводы расположены параллельно, волноводы связи имеют квадратное сечение, две параллельные стенки волноводов связи расположены в одном поперечном сечении основных волоноводов, ферритовые вкладыши выполнены в. виде прямоугольных параллелепипедов, размеры которых совпадают с внутренними размерами волноводов связи, щели имеют вид прямоугольника, стороны которого параллельны стенкам.волноводов связи, при этом щели, находящиеся в разных поперечных сечениях к 1ждого из волноводов связи и на широкой стенке каждого из ocHQBHbtx волИовоДов, Перпендикулярны между собой. 2. Направленный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью коммутации отводимой мощности на два направления, одна ;Из катушек подмагничивания соединена с источниО5 ком тока через коммутатор полярносО5 ти тока. СО