Проходной режекторный фильтр Советский патент 1981 года по МПК H01P1/207 

(54) ПРОХОДНОЙ РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может использоваться в системах автоматической подстройки частоты.

Известен проходной режекторный фильтр, содержащий входной и выходной рупорные переходы от прямоугольного волновода к круглому, размещенные на одной оси и установленные с возможностью осевого поворота относительно друг друга 1.

Однако такой фильтр не имеет достаточной крутизны амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик.

Цель изобретения - повышеаие крутизны амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик.

Поставленная цель достигается тем что в проходном режекторном фильтре, содержащем входной и выходной рупорные переходы от прямоугольного .волновода к круглому, размещенные на одной оси и установленные с возможностью осевого поворота относительно друг друга, между круглыми торцами рупорных переходов соосно включен дополнительный отрезок круглого волновода с размещенным в нем зондом, установленный с возможностью продоль.ного перемещения и осевого поворота

относительно входного рупорного перехода, а зонд расположен перпендикулярно оси дополнительного отрезка круглого волновода и лежит в плоскости , перпендикулярной широким стенкам выходного рупорного перехода.

На фиг. 1 приведена конструкция режекторного фильтра; на фиг. 2 частотная зависимость коэффициента

0 прохождения по мощности в логарифмическом масшатабе на фиг. 3 - фазочастотная характеристика проходного режекторного фильтра.

Проходной режекторный фильтр со5держит входной и выходной рупорные переходы 1 и 2 от прямоугольного волновода к круглому, размещенные на одной оси и установленные с возможностью осевого поворота относи0тельно друг друга, между круглЬлли торцами рупорных переходов 1 и 2 соосно включен дополнительный отрезок 3 круглого волновода с размещенным в нем зондом 4, который установлен

5 с возможностью продольного перемещения и осевого поворота относительно входного рупорного перехода 1, а зонд 4 расположен перпендикулярно оси дополнительного отрезка 3 кругСлого волновода и лежит в плоскости. перпендикулярной широким стенкам вы ходного рупорного перехода 2. Входной и выходной рупорные переходы 1 и 2 оканчиваются фланцами 5 и 6 еоответственно. Шпоночное сое динение 7 позволяет осуществить перемещение выходного рупорного перерсода 2 вдоль продольной оси дополнительного отрезка 3 круглого волно вода и препятствует его вращению вокруг продольной оси. Входной рупо ный переход 1 соединен с механизмом обеспечивающим его вращение вокруг продольной оси фильтра. Механизм 8 соединен шпоночным соединением 9 с основанием 10, которое жестко соеди нено с выходным, рупорным переходом 2. При жестком закреплении механизма 8 Б шпоночном соединении 9 шпоночное соединение 7 позволяет осуществить перемещение зонда 4 относительно рупорных переходов 1 и 2 при сохранении неизменНЕЛм расстояния между ними. При фиксации шпоноч ного соединения 7 шпоночное соединение 9 позволит осуществить перемещение рупорного перехода 2 и зонда 4 относительно рупорного перехода 1 . Фильтр работает следующим образо В рабочем состояниии рупорные пе реходы 1 и 2 развернуты вокруг их продольной оси на некоторый угол . Так как шпоночное соединение 7 не позволяет вращаться рупорному переходу 2 вокруг общей с отрезком 3 круглого волновода оси, то зонд 4 всегда находится в плоскости перпендикулярной широкой стенке ру порного перехода 2 и проходящей че рез общую продольную ось фильтра. Это значит, что такой зонд составляет с плоскостью, перпендикулярной широкой стенке рупорного перехода и проходящей через продольную ось отрезка 3, угол Ч . Рабочая волна Н в рупорном пе реходе 1 преобразуется в Н (символ п соответствует волнам прямоугольного, О - круглого волноводов а знак J. соответствует волне, плос кость поляризации /которой перпенди кулярна плоскости поляризации рабо чей волны). В случае зонд 4 располага ется в плоскости симметрии волны N° поэ,трму он не приводит к заметному преобразованию этой волны в поляриз ционно вырожденную Hjf. в этом волна Н , вновь преобразо; вавшись в рупорном переходе 2 в вол ну Н , практически без отражения уходит через фланц 5 в соединенные с фильтром выходные СВЧ цепи. В случае волна Н на зонде частично преобразуется в поляризационно вырожденную волну Н°;. Поскольку Плоскость поляризации для волн Н и зонд 4 не изменяет. то в рупорном переходе 2 обе волны преобразуются в волны Н и соответственно. Плоскость поляризации таких волн по отношению к прямоугольному сечению перехода 1 оказывается сдвинутой на угол . Это сопровождается дополнительнЕлм взаимным преобразованием указанных дюляризационно вырожденных волн, но уже в силу асимметрии поперечного сечения рупорного перехода 2 относительно плоскостей поляризации волн Е° и Н°. Таким образом, в результате преобразования волн как на сосредоточенной неоднородности (зонд 4) так и на распределенной (асимметрия поперечного сечения) суммарный коэффициент преобразования может в общем случае быть как больше, так и меньше коэффициента преобразования при отсутствии зонда 4, Максимальным коэффициент преобразования бу- , дет при синфазном сложении волн, преобразованнных на указанных неоднородностях. Это обеспечивается взаимным перемещением рупорных переходов 1 и 2 относительно зонда 4. Указанная суперпозиция Н , преобразуясь на выходе рупорного перехода 2 в Н°о , уходит за пределы резонансной полости фильтра. В отличие от волна Н,, преобразуясь в (т.е. в ) , не может распространяться по прямоугольному волноводу. Это связано с тем, что рабочая длина волны выШ1рается большей, чем критический размер волновода для волны Н|5 , равной удвоенной высоте прямоугольного волновода. Таким образом, прямоугольный волновод для волны Нд- является предельным. Поэтому в рупорном переходе 2 волна Нд отразится от некоторого критического сечения. Двигаясь после отражения в сторону рупорного перехода 1, волна HO-, вновь преобразуется в Н. Эта обратная волна не взаимодействует с зондом 4, поскольку он находится в минимуме ее электрического поля. В рупорном переходе 1 волна Н q, преобразуется в Н°, ( и в K°j), приобретая при этом первоначальную поляризацию. Поэтому в рупорном .переходе 1 волна Н вновь преобразуется в Н ,которая уйдет в сторону фланца 5,и в волну Н, ,но с нормальной для прямоугольного сечения рупорного перехода 1 поляризацией. Дальнейшее преобразование волну Н приведет к отражению от критического сечения рупорного перехода 1 и последующему преобразованию в Н° Таким образом,полость,ограниченная с торцом критическими сечениями переходов 1 и 2 и отрезком 3 круглого волновода, является своеобразным резонатором для волны Н§ -Н(гпоэтому энергия этой волны в таком резонаторе будет накапливаться,Далее волна ,в свою очередь,взаимодействует с зондом 4, частично преобразуясь в Н , Волна Н, как уже указывалось, не выходи волна Н за пределы резонатора, а преобразуется в Н.)- Н.° и, приобретая при этом дополнительное прира щеиие за счет последующего преобразования на асимметрии поперечного сечения, на резонансной частоте ухо дит в прямоугольное сечение рупорно го перехода 2 в противофазе с волно прошедшей резонансную полость (дополнительный отрезок 3 круглого вол вода) без преобразования. Таким образом, в приведенной конструкции фил тра имеется необходимая для повышения крутизны АЧХ и ФЧХ независимость, т.е. неодинаковость преобразования волн при движении их в прямом и обратном направлении. Это свя зано с тем, что при движении в прямом направлении волна взаимодейству ет с зондом 4 и с рупорным переходом 2, а при движении в обратном направлении - только с рупорным переходом 1. В результате векторного сложения указанных волн в области прямоугольного сечения рупорного перехода 2 образуются приведенные на фиг. 2 и 3 характеристики. Степень подавления сигнала на резонансной частоте пропорциональна разности коэффициентов преобразования указанных волн в прямом и обрат ном направлениях и плавно регулируется изменением угла f и глубины погружения зонда 4 и его положения относительно рупорных переходов 1 и 2. Последнее достигается движение

5 8

vM{

го

ие. 1 отрезка 3 волновода вдоль общей оси фильтра. Синхронным движением рупорных переходов 1 и 2 относительно, зонда 4 достигается изменение частоты режекции фильтра. Формула изобретения Проходной режекторный фильтр, содержащий входной и выходной рупсрные переходы от прямоугольного волновода к круглому, размещенные о.-, одной оси и установленные с возможностью осевого поворота относительно друг друга, отличающийся тем, что, с целью повышения крутизны амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик, между круглыми торцами рупорных переходов соосно включен дополнительный отрезок круглого волновода с размещенным в нем зондом, установленный с возможностью продольного перемещения и осевого поворота относительно входного рупорного перехода, а зонд расположен перпендикулярно оси дополнительного отрезка круглого волновода и лежит в плоскости, перпендикулярной широким стенкам выходного рупорного перехода. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бобрышев В.Д. и др. Резонансное СВЧ устройство с перестраиваемой в широких пределах амплитудночастотной характеристикой. - Приборы и техника эксперимента , 1967, № 5, с. 140.

30

го-ч1(00 -Z00 о 200 400

-90

Т(-д8}

й(кГи) (Риг. г

ЦО и/(кГц)