Сверхвысокочастотный фильтр

 

СВЕРХШСОКОЧАСТОТНЫЙ ИШ.ТР, содержащий отрезок волновода, внутри которого размещен диэлектрический резонатор, установленный на дерекатепе , а снаружи укреплен полый цилиндр , на внутренней поверхности которого выполнена резьба, на которой установлена с возможностью перемещения гайка, имеющая pesfb6y и на внутренней поверхности, шаг которой равен щагу резьбы на ее внешней поверхности, и по оси .полого цилиндра установлен с, возможностью, перемещения через отверстие в стенке отрезка волновода стержень, на одном торце которого укреплен диск, обращенный к диэлектрическому резонатору , отличающийся тем. что, с целью уменьшения габаритных размеров и массы, гайка выполнена в виде стакана, полость которого обращена к стенке отрезка волновода и введены дополнительный стакан, установленный в стакане с возможностью перемещения по резьбе, дно дополнительного стакана обращено, к стенке отрезка волновода и в нем выполнено центральное отверстие, в которое пропущен стержень, и пружина , размещенная вдополнительном ста1(ане, один конец которой упирается в его дно, а другой - в одну поверхность введенной шайбы,прикрепS ленной к другому торцу стержня, на другой поверхности которой установлен введенный пакет биметаллических пластин, зафиксированный виьтом, вкрученным в дно стакана, и контргайкой, размещенной вне полости стакана , причем ось винта совпадает с осью стержня, а в дне стакана по.окружности радиуса, равного радиусу 00 средней линии стенки дополнительного СХ) стакана, выполнены дугообразные про00 рези, а в стенке дополнительного стаф кана по средней линии через углы, равные половине центральных углов дугообразных прорезей, выполнены резьбовые отверстия, оси которых параллельны оси стержня и по крайней мере в одно из резьбовых отверстий ввернут винт крепления, проходящий . через одну из дугообразных прорезей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ИЛ % .

РЕСПУБ ЛИК

4(51) Н 01 P 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3662169/24-09 (22) 09.11.83 (46) 07.02.85. Бюл. 9 5 (72) В.М. Геворкян и А.В. Кочеров (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.372.852. 1(088.8) (56) 1. Патент США В 4019161, кл. 333-82, опублик . 1977.

2. Gerdine N.À.À. FrequencyStabilized Microwave Band-Rejection .

Filter Using Hfgh Dielectric Constant . Resonator. IEEE Trans. on NTT, 1969, v. МТТ-17, В 7, р. 354-359 (прототип) (54)(57) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЦЙ ФИЛЬТР, содержащий отрезок волновода, внутри которого размещен диэлектрический резонатор, установленный на держателе, а снаружи укреплен полый цилиндр, на внутренней поверхности ко-. торого выполнена резьба, на которой установлена с возможностью перемещения гайка, имеющая резьбу .и на внутренней поверхности, шаг которой равен шагу резьбы на ее внешней поверхности, и по оси .полого цилиндра установлен с,возможностью перемещения через отверстие в стенке отрезка волновода стержень, на одном торце которого укреплен диск, обращенный. к диэлектрическому резонатору, отличающийся тем, „.Я0„„ I 1 864 А что, с целью уменьшения габаритных размеров и массы, гайка выполнена в виде стакана, полость которого обращена к стенке отрезка волновода и введены дополнительный стакан, установленный .в стакане с возможностью перемещения по резьбе, дно дополнительного стакана обращено. к стенке отрезка волновода и в нем выполнено центральное отверстие, в которое пропущен стержень, и пружина, размещенчая в дополнительном стакане, один «онец которой упирается в его дно, а другой — в одну поверхность введенной шайбы,прикрепленной к другому торцу стержня, на другой поверхности которой установлен введенный пакет биметаллических пластин, зафиксированный виьтом, С вкрученным в дно стакана, и контр гайкой, размещенной вне полости стакана, причем ось винта совпадает с осью стержня, а в дне стакана по окружности радиуса, равного радиусу средней линии стенки дополнительного стакана, выполнены дугообразные прорези, а в стенке дополнительного стакана по средней. линии через углы, равные половине центральных углов дугообразных прорезей, выполнены резь бовые отверстия, оси которых параллельны оси стержня,-и по крайней мере в одно из реэьбовых отверстий. . ввернут винт крепления, проходящий, ф через одну из дугообразных прорезей.

1138864 т

Изобретение предназначено для использования в радиотехнических уст ройствах, в частности в технике СВЧ.

Известен сверхвысокочастотный фильтр сОстОЯщий из микрОпОлОСОЭОЙ 5 линии передачи, иа диэлектрической . подложке которой установлен диэлектрический резонатор, заключенный в полости, в которую ввинчен металлический винт перестройки, размещенный l0 над диэлектрическим резонатором, причем регулировка температурного коэффициента частоты (ТКЧ) сверхвысокочастотиого фильтра при определенном

ТКЧ диэлектрического резонатора осу- 15 ществляется выбором соотношений температурных коэффициентов линейного

Расширения материалов полости и металлического винта перестройки относительно высоты полости и длины 20 металлического винта перестройки, со1

Ответствующих частоте настройки сверх. высокочастотного фильтра 1 ).

В такой конструкции ТКЧ можно снизить до значения 10 1/ С. Однако 25 перестройка резонансной частоты изменением расстояния между торцовой поверхностью винта перестройки и обращенной к нему поверхностью диэлектрического резонатора сопровожда-З0 ется изменением ТКЧ (как правило, ростом),,а независимая подстройка

ТКЧ такого устройства (минимизация

ТКЧ в каждой частотной точке) возможна только путем подбора материала ме-З таллического винта перестройки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является сверхвысокочастотиый фильтр, содержащий отрезок волиовода, внутри которого .40 размещен диэлектрический резонатор, установленный на держателе, а снаружи укреплен полый цилиндр, на внутренней поверхности которого выполнена резьба, на которой установлена 45 с возможностью перемещения гайка, имеющая резьбу и на внутренней поверхности, шаг которой равен шагу резьбы на ее внешней поверхности, и по оси полого цилиндра установлен с возможностью перемещеиия через отверстие в стенке отрезка волновода стержень, на одном торце которого укреплен диск, обращенный к диэлектрическому резонатору. 55 . В такой конструкции сверхвысокочастотного фильтра можно обеспечить независимое от частоты настройки управление ТКЧ за счет выполнения одинаковым шага резьб на внешней и внутренней поверхностях гайки (2 1.

Однако известное устройство имеет большие габариты и массу, которые определяются длиной полого цилиндра, составляющей от полутора до двух длин волн.

Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров и массы.

Поставленная цель достигается.тем, что в сверхвысокочастотном фильтре содержащем отрезок волновода, внутри которого размещен диэлектрический резонатор, установленный на держателе, а снаружи укреплен полый цилиндр, на внутренней поверхности которого выполнена резьба, на которой установлена с возможностью перемещения гайка, имеющая резьбу и на внутренней поверхности, шаг которой равен шагу резьбы на ее внешней поверхности, и по оси полого цилиндра установлен с возможностью перемещения через отверстие в стенке отрезка волновода стержень, на одном торце которого укреплен диск, обращенный к диэлектрическому резонатору, гайка выполнена в виде стакана полость которого обращена к стенке отрезка волновода, и введены дополнительный стакан, установленный в стакане с возможностью перемещения по резьбе, дно дополнительного стакана обращено к стенке отрезка волновода и в нем выполнено центральное отверстие, в которое пропущен стержень, и пружина, размещенная в дополнительном стакане, один конец которой упирается в его дно, а другой — в одну поверхность ввеенной шайбы, прикрепленной к другому орцу стержня,на другой поверхности которой установлен введенный пакет биметаллических пластин, зафиксированный винтом, вкрученным в дно стакана, и контргайкой, размещенной вне полости стакана, причем ось винта совпадает с осью стержня, а в дне стакана по окружности радиуса, равного радиусу средней линии стенки дополнительного стакана, выполнены дугообразные прорези, а в стенке дополнительного стакана по средней линии через углы, равные половине центральных углов дугообразных прорезей, выполнены резьбовые отверстия, оси которых параллельны оси стержня, и по крайней мере в одно из резьбовых от-

3 11388 верстий ввернут винт крепления, проходящий через одну из дугообразных прорезей.

На фиг. 1 представлена конструкция аверхвысокочастотного фильтра; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1, на фиг. 3 зависимость резонансной частоты сверхвысокочастотного фильтра от расстояния d между диэлектрическим резонатором и диском. f0

Сверхвысокочастотный фильтр содержит отрезок волновода 1, внутри которого размещен диэлектрический резонатор 2, установленный на держателе 3, а снаружи укреплен полый цилиндр 4 с резьбой на внутренней пвоеохности, на котовой установлена с возможностью певемешення гайка выФ полненная в вине стакана 5, имеющего резьбу на внешней и внутренней йо" 0 верхности одинакового шага. Полость стакана 5 обращена к стенке отрезка волновода 1. Внутри стакана 5 установлен дополнительный стакан 6, дно

7 которого обращено к стенке отрезка волновода 1 н в дне 7 выполнено центральное отверстие 8, в которое пропущен стержень 9, установленный с возможностью перемещения через отверстие

10 в стенке отрезка волновода 1. На одном торце стержня 9 укреплен диск

11, обращенный к диэлектрическому ре зонатору 2.

В дополнительном стакане 6 установлена пружина 12. олин конец которой упирается в его дно 7, а другойв одну поверхность введенной шайбы 13, прикрепленной к другому торцу стержня 9, на другой поверхности введен- 40 ной шайбы 13 установлен введенный пакет биметаллических пластин 14, зафиксированный винтом 15 и контргайкой 16, ось винта 15 совпадает с осью стержня 9. В дне стакана 5 по 45 окружности радиуса, равного радиусу средней линии стенки дополнительного стакана 6, выполнены дугообразные про рези 7, а в стенке дополнительного стакана 6 по средней линии через уг- 50 лы, равные половине центральных углов дугообразных прорезей 17, выполнены,резьбовые отверстия 18, оси которых параллельны оси стержня 9, и по крайней мере в одно из резьбо- 55 вых отверстий 18 ввернут винт 19 крепления, проходящий через одну из дугообразных прорезей 17.

64 4

Предлагаеиое устройство работает следующим образом.

Перестройка резонансной частоты сверхвысокочастотного фильтра осуществляется за счет переиещения стержня 9 во внешних полях диэлектрического резонатора 2. При выбран-, йом соотношении между температурными коэффициентами линейного расширения (ТКПР) материалов отрезка волновода

1, полого цилиндра 4, стержня .9, дополнительного стакана 6, à также введенного пакета биметаллических плас-, тин 14 в некоторой т .чке диапазона не рестройки частоты сверхвысокочастотного фильтра температурный уход час-. тоты диэлектрического резонатора

2 с определенными значениями TI01P диэлектрика и температурного коэффициента относительной диэлектрической проницаемости (ТКЕ ) может быть скомпенсирован за счет температурного изменения расстояния между диэлект» рическии резонатором 2 и диском 1 1.

Зто изменение расствяния определяется в основном температурным изменением толщины введенного пакета биметаллических пластин 14, которое зависит от ТКЛР биметаллических пластин и ю числа и обычно регулируется подбором пластин с определенным ТКЛР и их количества. Такой путь термокомпенсации исключает воэможность управления ТКЧ сверхвысокочастотного фильтра в произвольной точ " ке диапазона настройки.

Для непрерывного управления ТКЧ сверхвысокочастотного фильтра s про-. извольной точке диапазона настройки в конструкцию введена пружина 12 так как замечено, что температурное .изменение толщины введенного пакета биметаллических пластин 14 зависит от воздействующей на последний внешней силы, создаваемой пружиной

12. Таким образом, регулируя степень сжатия пружины 12 с помощью винта

15, удается управлять компенсирующим температурным изменением толщины введенного гакета биметаллических пластин 14, изменяя его от максимальной величины, определяемой. .ТКЛР введенного пакета биметаллических пластин 14, практически до нуля. учитывая то, что величина

TKJIP биметаллических пластин на два три порядка, выше ТКПР меди и стали, диапазон возможного компенси1138864 рующего температурного изменения . толщины введенного пакета биметал-. лических пластин 14 даже нри малой его толщине оказывается достаточным для эффективного управления ТКЧ 5 сверхвысокочастотного фильтра во . всем диапазоне его возможной частотной перестройки.

При выборе достаточной жесткости пружины 12 регулировка компенсирую- 10 щего температурного изменения толщины введенного .пакета биметаллических пластин 14 может быть осуществлена при незначительных продольных перемещениях винта 15 относительно дополнительного стакана 6, а следовательно, и при незначительных перемещениях. диска. 11:относительно диэлект-. рического резонатора 2.. Таким обра .зом, в устройстве реализуется пракд 20 тически независимое управление ТКЧ сверхвысокочастотного фкпьтра в процессе перестройки его центральной частоты перемещением дополнительно го стакана 6 в полом ципиндре 4, что приводит к перемещению диска 11 во внешних резонансных полях диэлектрического резонатора 2 и осуществляется вращением стакана 5 по резьбе. полого цилиндра 4 при фикси- ЗО рованном положении винта 19 крепления. усилие вращения передается на. стакан 5 через несквозные отверстия

20, s которые вставляется специаль .ный ключ. 35

Регулировка компенсирующего тем- пературного изменения толщины введенного пакета биметаллических пластин

14 и, таким образом, регулировка

ТКЧ сверхвысокочастотйого фильтра в предлагаемой конструкции возможна и в процессе вращения стакана 5 при зафиксированном положении дополнитель ного стакана 6. В этом случае винт

19 крепления полностью вывернут, а фиксация положения дополнительного стакана 6 осуществляется с помощью резьбовых отверстий 18. При достаточно жесткой пружине 12 регулировка ТКЧ может быть осуществлена при поворотах стакана 5 на малые углы, что сопровождается незначительными перемещениями диска 11 относительно диэлектрического резонатора 2.

Таким образом, и при такой регули" ровке ТКЧ последняя осуществляется практически независимо от настройки сверхвысокочастотного фильтра на за- данную частоту.

Малые изменения частоты настройки сверхвысокочастотного фильтра, возникающие при регулировке ТКЧ, корректируются методом последовательных приближений.

В предлагаемой конструкции сверхвысокочастотного фильтра независимое управление ТКЧ в.процессе настройки достигается при уменьшенных габаритных размерах фильтра за счет использования пакета биметаллических ,пластин в сочетании с .элементами продольного силового воздействия на него. . При использовании в предлагаемой конструкции фильтра диэлектрического резонатора 2, обладающего положитель- ным ТКЧ, и применении металлического диска l1, введенный пакет биметаллических пластин 14 должен иметь отрицательный TKJIP, а при использовании диска 11 из диэлектрика — положительный. Отрицательный ТКПР может быть смоделирован. также и взаимным перемещением введенного пакета биметаллических пластин 14 и пружины 12 в дополнительном стакане 6.

На фиг. 3 представлены зависимости резонансной частоты данного сверхвысокочастотного фильтра от расстоянйя д между диэлектрическим резонатором

2 и диском 11. Диэлектрический резо- . натор 2 здесь изготовлен из кера-. мики ТЛ-47., диск 11 из металла (кривая a) или керамики ТЛ-47 (кривая Ь).

Там же представлены экспериментальные зависимости температурных уходов. частоты сверхвысокочастотного фильтра, т перестраиваемого по кривой ;(кривая с) и по кривой (кривая a ), при подборе положения винта 15 для полной компенсации температурных уходов частоты (для настройки на ТКЧ < 10 1/ С) соответственно в точках А (кривая а) и В (кривая Ь) частотного диапазона

4 перестройки.

Использованный введенный пакет биметаллических пластин 14 при толщине 5 мм обладал собственным ТКЛР, равным 0,25-10 1/ С (т.е. ТКЛР при отсутствии внешних осевых воздействий), а в сочетания с действием прунины в точках A и В соответственно имел TKJIP рав«ы ь 5 10 5 «3 10 ф 1/ îС, Для термокомпенсации уходов частоты в точке С на кривой л ТКЛР введенного пакета биметаллических пластин

7 11

14 составляет 2 10 +1/ С. Эффектив-ная термокомпенсация уходов частоты с помощью такого пакета биметаллических пластин 14 возможна на кривой

et до значений расстояния d меньших

1,5 мм, а на кривой Ь вЂ” меньших 2 мм

Для увеличения расстояния d с которого возможна эффективная термокомпенсация, необходимо либо увеличить

TKJIP введенного пакета биметаллических пластин 14, т.е. использовать в .

38864

8 . нем иные биметаллические пластины, либо увеличить число прежних биметаллических пластин.

В рассмотренном случае введенный

5 пакет биметаллических пластин 14 определил высоту полого цилиндра

4 в 30 мм, которая не зависит от частотного диапазона такого сверхвысокочастотного фильтра и примерно в пол тора-два раза меньше высоты полога цилиндра 4 в известной конструкции.

1138864

441 ю

Ь

Ъ о

Ц Ь

Ъ ф

-ГО "

10 УР ГО . Ф г Рссстоуиие а.

Составитель Н.Ткачева

Редактор А.Шяпкина Техред N.Надь " Корректор С.Шекмар

Заказ 10699/41 Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по деЛам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фипиал ППП"Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4