СВЧ поглощающий фильтр Советский патент 1993 года по МПК H01P1/20 

СВЧ поглощающий фильтр относится к электрическим элементам, в частности к комбинированным СВЧ поглощающим фильтрам, предназначенным для ослабления внешних помех и развязки цепей питания электронный систем.

Цель изобретения - повышение надежности СВЧ поглощающего фильтра за счет увеличения вносимого затухания на единицу объема и повышения механической прочности.

Указанная цель достигается тем, что в СВЧ поглощающий фильтр, содержащий цилиндрический электроподводящий корпус, внутри которого коаксиально установлены цилиндрический электропроводящий стержень и цилиндрический конденсатор, обкладки которого соединены электропроводящей полимерной композицией с корпусом и стержнем соответственно, уплотняющую шайбу из стекла, расположенную на одном конце корпуса, другой конец которого заполнен изолирующей композицией, согласно изобретению, внутрь корпуса введено кольцо из полимера, касающееся корпуса и стержня, а в качестве электропроводящей полимерной композиции между внутренней обкладкой конденсатора и стержнем выбрана электропроводящая полимерная ферритовая композиция.

Для повышения механической прочности и надежности СВЧ поглощающего фильтра цилиндрический конденсатор выполнен на всю длину корпуса фильтра между полимерным уплотняющим кольцом и противоположным торцом фильтра. Механическая прочность фильтра и соответственно надёжность электрического контакта обкладок конденсатора с корпусом и центральным стержнем обеспечиваются через большую площадь контактирования внутренней и внешней обкладок конденсатора с электропроводящей полимерной ферритовой композицией и электропроводящей полимерной композицией соответственно. Как известно, адгезионная прочность соединений с клеевыми полимерными композициями пропорциональная площади контактирования электродов и стержня через электропроводящую полимерную композицию.

Для предотвращения просачивания СВЧ-сигнала необходимо, чтобы элементы фильтрации, находящиеся внутри корпуса, не образовывали геометрических зазоров, т.е. необходимо выполнить хотя бы один из элементов фильтрации с распределенными параметрами, Таким фильтрующим элементом с распределенными параметрами - большой индуктивностью и дополнительной емкостью - является электропроводящая полимерная ферритовая композиция, заполняющая полностью объем фильтра между внутренней обкладкой конденсатора

и центральным стержнем. Введение в электропроводящую полимерную композицию наполнителя из измельченного феррита с высокой магнитной проницаемостью приводит к возникновению распределенной индуктивности. Наличие такой композиции создает дроссельный эффект, предотвращающий просачивание СВЧ-энергии между элементами фильтра и осуществляющий заграждение от попадания электромагнитно5 го сигнала в электронное устройство и выхода из него, и соответственно псвыша- етуровень ослабления СВЧ-сигнала, Электромагнитная волна, проходя вдоль центрального стержня и попадая в область

0 контакта с полимерным кольцом, расположенным между электропроводящей полимерной композицией и уплотняющим стеклом, за счет скин-эффекта и резкого уменьшения емкости стягивается поверхно5 стными слоями стержня. Такое перераспределение электромагнитного поля вдоль конструкции СВЧ поглощающего фильтра приводит к повышению уровня ослабления СВЧ-сигнала и предотвращению попадания

0 СВЧ-энергии в электронное устройство и выходу из него,

Полимерное уплотняющее кольцо, контактирующее со стрежнем и внутренней частью корпуса и разделяющее электропро5 водящую полимерную композицию и уплотняющее стекло, предотвращает появление токов утечки и просачивание СВЧ-энергии, т.к. полимерный материал обладает высокой электрической прочностью.

0 На чертеже схематически изображен СВЧ поглощающий фильтр.

СВЧ поглощающий фильтр состоит из электропроводящего цилиндрического корпуса 1, внутри которого соосно размещен

5 электропроводящий центральный цилиндрический стержень 2, зафиксированный уплотняющим кольцом 3, расположенным на одном из торцов корпуса 1 и герметизирующим его. Внутри корпуса 1, соосно корпусу

0 и центральному стержню 2, размещен цилиндрический конденсатор 4, внутренняя 5 и внешняя 6 обкладки которого электрически соединены с центральным стержнем 2 и корпусом 1 соответственно электропрово5 дящей полимерной ферритовой композицией 7 и электропроводящей полимерной композицией 8. Со стороны уплотняющего стекла 3 внутри корпуса 1 расположено уплотняющее полимерное кольцо.9, плотно прилегающее к центральному стержню 2 и

внутренней части корпуса 1. В верхней части корпуса 1. Со стороны торца , противоположному торцу с уплотняющим стеклом 3, выполнено сквозное отверстие 10, заполненное электропроводящей полимерной композицией 8. Элементы с торца корпуса 1 залиты изолирующей композицией 11.

СВЧ электрический сигнал, попадая на центральный стержень 2, имеющий низкое электрическое сопротивление, прежде чем проникнуть в электронное устройство, проходит на своем пути ряд конструктивных элементов фильтра. Электромагнитный сигнал за счет скин-эффекта выталкивается к поверхностным слоям центрального стержня 2, соприкасающего со слоями электропроводящей полимерной ферритовой композиции за счет ферритового наполнителя образует безвитковую индуктивность. . Электромагнитный сигнал в индуктивности, вследствие возникающих магниторезистив- ных и диэлектрических потерь, испытывает рассеяние и превращается в тепловую энергию. Через электропроводящую полимерную ферритовую композицию 7 электромагнитный сигнал попадает на внутреннюю 5 и внешнюю б обкладки цилиндрического конденсатора 4, расположенного на всю длину корпуса 1 между полимерным уплотняющим кольцом 9 и противоположным торцом корпуса 1. Емкостный эффект, направленный на ослабление электромагнитных сигналов, создается за счет большой емкости конденсатора 4, т.к. у него большая площадь обкладок конденсатора. С внешней обкладки 6 конденсатора 4 электромагнитный сигнал через электропроводящую полимерную композицию 8 попадает на корпус 1 фильтра и закорачивается. Кроме того, электромагнитный сигнал, проходя вдоль центрального стержня 2 и попадая в область контакта с полимерным кольцом 9 и уплотняющим стеклом 3, за счет скин-эффекта и резкого уменьшения емкости стягивается поверхностными слоями центрального стержня 2. Такое перераспределение электромагнитного .поля вдоль конструкции фильтра приводит к резкому затуханию электромагнитного сигнала и предотвращению попадания сигнала в электронное устройство и из него.

Материалы, из которых изготовлены цилиндрический корпус 1 и диэлектрическая вставка цилиндрического, конденсатора 4, имеют близкие коэффициенты термического расширения (ТКР), что повышает надежность СВЧ поглощающего фильтра при термических ударах. Цилиндрический корпус 1 изготовлен из прецизионного сплава марки 29 НК с ТКР в интервале температур от 20 до 300°С, равным 020-300 (46-54) °СГ1.

Для обеспечения хорошей паяемости и высокой коррозионной стойкости к агрес- 5 сивным средам цилиндрический металлический корпус 1 и центральный стержень 2 покрывают специальным покрытием (серебром, оловянно-висмутовым припоем). Уплотняющее стекло 3 изготовлено из

0 теростойкрго и химически стойкого электровакуумного стекла марки С-52-1 с ТКР в диапазоне температур от 20 до 300°С, равным оао-зоо(51-53,5) , и является хорошим диэлектриком, имеющим сопротивле5 ние в изделии не менее 500 Мом, Роль обкладок 5,6 цилиндрического конденсатора 4 выполняют эл.екТроды - металлизированные слои из серебра, нанесенные на керамику методом вжигания. Электриче0 ский контакт центрального стержня 2 с внут- ренней обкладкой 5 конденсатора 4 обеспечивается за счет электропроводящей полимерной ферритовой композиции 7 на основе эпоксидной смолы ЭД-20, мелкодис5 персного серебра и ферромагнитного наполнителя с магнитной проницаемостью 800 НН и заливочного изолирующего компаунда следующего состава, мас%:

Эпоксидная смола ЭД-2012-21

0Полиэтиленполиамин 6-9 Мелкодисперсное

серебро60-70 Ферритовый наполнитель 10-12 Фильтрующие свойства изделия дости5 гаются за счет наличия большой емкости элемента конденсатора 4 (в качестве диэлектрика конденсатора применен титанат бария с диэлектрической проницаемостью Ј 8000-12000) и дополнительного ослабле0 ния СВЧ-энергии благодаря образованию безвиткового дросселя, образованного электропроводящей полимерной композицией с ферритовым наполнителем 7. В.качестве электропроводящей полимерной

5 композиции 8, соединяющей внешнюю обкладку 6 конденсатора 4 с корпусом 1, взят токопроводящий клей следующего состава, мас.%:

Эпоксидная смола ЭД-2025-20

0Полиэтиленполиамин 8-4

Мелкодисперсное серебро70-73 В качестве материала полимерного уплотняющего кольца 9 выбрали фторопласт- 4 или лаковое покрытие УР-230, как

5 материалы с наиболее высокой электрической прочностью и имеющие малые токи утечки,

СВЧ поглощающий фильтр имеет удельный коэффициент затухания на собственный объем свыше 2000 дБ/см в частотном диапазоне 0,1-20 ГГц.

Применение предложенного СВЧ поглощающего фильтра позволит передавать без потерь постоянное электрическое питание и эффективно заграждать высокочастотные электромагнитные сигналы от попадания их в работающее устройство и препятствовать просачиванию высокочастотных сигналов из работающих устройств. При этом будут обеспечиваться высокий уровень ослабления СВЧ-сигнала и работоспособность РЭА при воздействии циклических температурных и механических нагрузок.

Формула изобретени я СВЧ поглощающий фильтр, содержащий цилиндрический электропроводящий корпус, внутри которого Хоаксиально установлены цилиндрический электропроводящий стержень и цилиндрический конденсатор, обкладки которого соединены электропроводящей полимерной композидней с корпусом и стержнем соответственно, уполотняющую шайбу из стекла, расположенную на одном конце корпуса, а другой коней которого заполнен изолирующей композицией, от л и ч а ю щ и и с я тем,

что, с целью увеличения вносимого затухания на единицу объема и повышения механической прочности, внутрь корпуса со стороны уплотняющей шайбы введено кольцоиз полимера/касающееся корпуса и стержня, а в качестве электропроводящей полимерной композиции между внутренней обкладкой конденсатора и стержнем выбрана электропроводящая полимерная ферри- товая композиция.

Использование; техника СВЧ, Сущность Изобретения: СВЧ поглощающий фильтр содержит электропроводный цилиндрический корпус 1, внутри которого коаксиально размещен центральный цилиндрический стержень 2, зафиксированный с одной стороны стеклянной уплотняющей шайбой 3, и цилиндрический конденсатор 4, внутренняя и внешняя обкладки 5, 6 которого электрически соединены с центральным цилиндрическим стержнем 2 и электропроводящим цилиндрическим корпусом 1 электропроводящей полимерной ферритовой композицией 7 и электропроводящей полимерной композицией 8 соответственно. Со стороны уплотняющей шайбы 3 размещено уплотняющее кольцо 9 из полимера, а с противоположной стороны корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 10, заполненное электропроводящей полимерной композицией 8, и с торца корпус 1 залит изолирующей композицией 11. 1 ил. 2 V 15