Волноводный полосовой фильтр Советский патент 1984 года по МПК H01P1/207 

Изобретение относится к СВЧ-радиотехнике и может использоваться в приемопередатчиках радиорелейных линий связи сантиметрового и миллиметрового диапазонов и в измерительной технике.

Известен волноводный полосовой фильтр с непосредственными связями, в котором каждый резонатор, образованный двумя диафрагмами, введен компенсатор, выполненный в виде двух дисков из биметалла, укрепленных на металлической шпильке П.

Недостатками этого фильтра являются ограниченный интервал рабочих температур - (-35) - (+55)° С, ухудшение термокомпенсации с ростом рабочей частоты и увеличение потерь из-за наличия термокомпенсаторов.

Наиболее близким к предлагаемому является волноврдный полосовой фильтр, содержсодий волноводные секции, крайние из которых снабжены фланцами, а остальные разделены диафрагмами, имеквдими окна связи, образуя резонаторы, и в центре широких стенок установлены подстроечные винты с диэлектрическими стержнями, при этом волноводные секции стянуты по узким стенкам продольными винтами и выполнены, как и продольные винты из материала с малым коэффициентом линейного расширения, а внутренние поверхности волноводных секций и диафрагмы посеребрены С2.

В этом устройстве диафрагмы выполнены из суперинвара и оно имеет высокую температурную стабильность. Диафрагмы должны быть достаточно тонкими, а суперинвар и инвар плохо обрабатываются технологическим процессом (сначала гальваническое меднение, а затем серебрение), что приводит к практически неконтролируемому увеличению отклонений толщины диафрагмы и диаметра отверстия связи, а следовательно, к росту потерь. Кроме того, известный фильтр сложен в изготовлении.

Цель изобретения - уменьшение потерь в полосе пропускания и упрощение технологии изготовления.

Для достижения поставленной цели в волноводном полосовом фильтре, соде ржгоцем волноводные секции, крайние из которых снабжены фланцами, а остальные разделены диафрагмами, имеющими окна связи, образуя резонаторы, и в центре их широких стенок установлены надстроечные винты с диэлектрическими стержнями, при этом волноводные секции стянуты по узким стенкам продольными винтами и выполнены, как и продольные винты, из материала с малым коэффициентом линейного расширения, а внутренние поверхности волноводных секций и диафрагмы посеребрены, диафрагмы выполнены из

латуни и отношение средней длины волноводных секций к толщине диафрагмы не менее чем в пять раз больше отношения коэффициентов линейного расширения латуни и материала волноводных.секций, а в каждой диафрагме одно из отверстий под продольный винт выполнено круглым, а другое - овальным, образованным двумя прямыми, сопряженными с полу0 окружностями, имеющими радиус круглого отверстия,и ориентировано большей осью параллельно широкой сторо-. не диафрагмы.

На фиг. 1 показан волноводный по5 лосовой фильтр, изометрия; на фиг.2волноводная секция, разрез;на фиг.Здиафрагма.

Волноводный полосовой фильтр содержит волноводные секции 1-7. БолQ новодные секции 2-6 разделены диафрагмами 8 с окном 9 связи и образуют резонаторы, все волноводные секции 1-7 стянуты по узким стенкам продольными винтами 10, отверстия

5 11 и 12 под которые в каждой диафрагме 8 выполнены одно (отверстие 11) круглым, а другое (отверстие 12) овальным, образованным двумя прямыми, сопряженными с полуокружностями, имеющими радиус,равный радиусу

круглого отверстия 11.

Волноводные секции 1-7 и продольные винты 10 выполнены из материала с малым коэффициентом линейного расширения (инвара или суперинвара),

5 а диафрагмы 8 - из латуни, причем отношение средней длины волноводных секций 1-7 к толщине диафрагмы 8 не менее чем в 5 раз больше отношения коэффициентов линейного расшире0 ния латуни и материала волноводных секций 1-7.

В центре широких стенок волноводных секций 2-6 установлены подстроечные винты 13 с диэлектрическими

5 стержнями 14, которые разжаты пружиной 15 и планкой 16, что препятствует отвинчиванию.

Внутренние поверхности волноводных секций 1-7 и диафрагмы 8 посеQ ребрены. Крайние волноводные секции 1 и 7 снабжены фланцами 17, Толщина диафрагм 8 оказывает существенное влияние на стабильность частоты резонаторов при изменении температуры. В самом деле, вследствие разницы в коэффициентах линейного расширения материсшов диафрагм 8 и резонаторов в конструкции возникают дополнительные механические напряжения, которые не оказывают су0 щественного влияния на стабильность размеров, если указанные напряжения существенно ниже предела упругос и, в противном случае при циклических . воздействиях температуры материал

ползет

Форма отверстий 11 и 12 в диафраме 8 под продольные винты 10 должна обеспечивать возможность изменения длины диафрагмы 8 без деформаций при изменении температуры.

При нагревании вследствие линейного расширения волноводных секций 1-7, диафрагм 8 и продольного винта 10 их размеры изменяются, причем вследствие различных коэффициентов линейного расширения у инвара и латуни в конструкции возникают дополнительные увеличения толщины диафрагмы 8 продольный винт 10 работает нарастяжение, а диафрагма 8 на сжатие. Расчеты показывают, что выполнение условий г гд L - средняя длина волноводных секций 1-7; t - толщина диафрагмы 8; КА коэффициент линейного расширения латуни; Ко - коэффициент линейного расширения материала волноводных секций 1-7, обеспечивает стабильность размеров.

Если отверстия 11 и 12 сде.лать круглыми, то диафрагма 8 будет изгибаться, так как коэффициент линейного расширения латуни значительно больше, чем инвара. При овальной форме отверстие 12 диафрагмы 8 не подвергается деформации.

Кроме того, латунь легко обрабатьшается, и поэтому диафрагмы 8 могут быть выполнены очень тонкими, легко серебрится, так как гальваническим способом серебро наносится непосредственно на латунь, т.е. исключается промежуточный этап меднеНИН суперинвара и уменьшается зарастание окна 9 связи. Вследствие того, что электрическая проводимость латуни значительно выше, чем у суперинвара (инвара) , то гальваничес-

кий слой может быть значительно меньше. Все это обеспечивает более высокую точность изготовления диафрагм 8, что дает возможность улучшить основные электрические характеристики фильтра, в частности снижаются потери.

Нестабильность частоты в диапазоне 11 Гц составляет 1/10 в интервале температур +50°С, т.е. определяется только температурным коэффициентом линейного расширения волноводных секций, а латунные диафрагьм никакого влияния на стабильность частоты настройки не оказывают.

Результаты испытаний показали, что в предлагаемом волноводном полосовом фильтре (З-резонаторном) фильтре потери на центральной частоте составляют 0,52 дБ при 0,73 дБ в прототипе.

8

Фиг.2

Фиг.З

ВОЛНОВОДНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ,ФШ1ЬТР,содержащий волноводные ceкции крайние из которых снабжены фланцами, а остальные разделены диафрагмами, имеющими окна связи, образуя резонаторы, и в центре их широких сте- i нок установлены подстроенные винты с диэлектрическими стержнями, при /7 этом волноводные секции стянуты по узким стенкам продольными винтами и выполнены, как и продольные винты, из материала с малым коэффициентом линейного расширения, а внутренние поверхности волноводных секций и диафрагмы посеребрены, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь в полосе пропускания и упрощения технологии изготовления, диафрагмы выполнены из латуни и отношение средней длины волноводных секций к толщине диафрагмы не менее чем в пять раз больше отношения коэффициентов линейного расширения латуни и материала волног водных секций, а в каждой диафрагме одно из отверстий под продольный (п винт выполнено круглым, а другое овальным, образованным двумя прямыми, сопряженными с полуокружностями, имекядими радиус, равный радиусу с: круглого отверстия, и ориентировано большей осью параллельно широкой стороне Диафрагмы. /7 00 00. О5