Свч-фильтр

 

Целью изобретения является уменьшение резонансных потерь сигнала и неравномерности амплитудно-частотной характеристики при перестройке частоты полоско-пропускающего ферритового фильтра на отрезке запредельного волновода 3. Для этого ферритовые резонаторы 5 выполнены в виде касательного намагниченных дисков, причем плоскости дисков и продольные оси диэлектрических держателей 4 перпендикулярны широким стенкам регулярного волновода 1. 1 ил

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУГ)ЛИК (я)л Н 01 P 1/218

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762330/09 (22) 22.11.89 (46) 07,05.92, Бюл, ¹ 17 (71) Киевский государственный университет им. Т.Г.Шевченко (72) Л.Л.Стахурский (53) 621.372,852(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1363333, кл. Н 01 1/20, 20,05,86, „„. Ж „„1732403 А1 (54) СВЧ-ФИЛЬТР (57) Целью изобретения является уменьшение резонансных потерь сигнала и неравномерности амплитудно-частотной характеристики при перестройке частоты полоско-пропускающего ферритового фильтра на отрезке запредельного волновода 3.

Для этого ферритовые резонаторы 5 выполнены в виде касательного намагниченных дисков, причем плоскости дисков и продольные оси диэлектрических держателей

4 перпендикулярны широким стенкам регулярного волновода 1. 1 ил.

1732403

25

40

Изобретение относится к радиоэлектронике сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, в частности к устройствам фильтрации СВЧ-сигналов, и предназначено для использования в качестве управляемого селективного элемента в системах панорамного спектрального анализа сигналов, Известен полосно-пропускающий СВЧфильтр, содержащий корпус в виде запредельного вол новода, в котором на вращающихся подставках жестко закреплены диэлектрические резонаторы, крайние из которых электромагнитно связаны с внешними коаксиальными вводами с помощью элементов связи. Кроме того, в крышке корпуса имеются металлические винты для подстройки частоты диэлектрических резонаторов, вращающиеся подставки через коаксиальные выводы фиксируются с помощью наружной гайки, а в диэлектрических резонаторах выполнены радиальные щели.

Недостатком этого известного фильтра является отсутствие возможности электрической перестройки его частоты.

Известен полосно-пропускающий СВЧфильтр, содержащий входной и выходной регулярные волноводы, между которыми включен отрезок запредельного волновода, в котором размещено по крайней мере три диэлектрических резонатора, электромагнитно связанных между собой, крайние из которых электромагнитно связаны с входными и выходными волноводами соответственно, при этом оси остальных диэлектрических резонаторов параллельны вектору напряженности электромагнитного поля основного типа волны, причем оси крайних диэлектрических резонаторов составляют с вектором электрической напряженности волны Н1оугол 0 < р< 90, К недостаткам этого известного устройства относится отсутствие возможности электрической перестройки его частоты.

Известен полосно-пропускающий СВЧфильтр, содержащий источник постоянного магнитного поля и входной и выходной регулярные волноводы, между которыми включен отрезок запредельного вол новода, в котором расположено несколько последовательно включенных сферических ферритовых резонаторов, электродинамически связанных друг с другом полями излучения и настроенных на одну и ту же резонансную частоту. Такая конструкция приводит к возможности магнитной перестройки частоты, повышению крутизны частотных характеристик фильтра и уменьшению паразитных выбросов потерь.

Недостатками этого фильтра является отсутствие возможности подстройки вида амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) при изменении частоты, так как при электрической перестройке частоты фильтра связь между сферическими резонаторами изменяется.

Наиболее близким к изобретению является полосно — пропускающий ферритовый

СВЧ-фильтр, содержащий источник постоянного магнитного поля и два отрезка регулярного прямоугольного волновода, между которыми расположен отрезок запредельного прямоугольного волновода, в котором расположены ферритовые резонаторы в виде сфер, закрепленные на основных диэлектрических стержнях, расположенных перпендикулярно узким стенкам отрезка запредельного прямоугольного волновода и закрепленных на одной из узких стенок отрезка запредельного прямоугольного волновода с возможностью перемещения, при этом введены дополнительные диэлектрические стержни, расположенные соосно с основными диэлектрическими стержнями и закрепленные на другой узкой стенке отрезка запредельного прямоугольного волновода с возможностью перемещения, причем конец каждого дополнительного диэлектрического стержня, обращенный к ферритовому резонатору, выполнен скошенным.

К недостаткам этого устройства относится ограниченная воэможность уменьшения резонансных потерь и отсутствие эффективной подстройки вида АЧХ при электрической перестройке фильтра, так как увеличение связи между двумя соседними резонаторами за счет их взаимного сближения приводит к уменьшению их связи с другими соседними резонаторами вследствие удаления от них.

Целью изобретения является уменьшение резонансных потерь сигнала и неравномерности АЧХ при магнитной перестройке частоты фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в известном СВЧ-фильтре, содержащем два отрезка регулярного прямоугольного волновода с расположенным между ними отрезком запредельного прямоугольного волновода, s котором на диэлектрических стержнях, закрепленных на одной из стенок запредельного прямоугольного волновода, установлены ферритовые резонаторы, и магнитную систему; ферритовые резонаторы выполнены в виде касательно намагниченных дисков, причем плоскости дисков и продольные оси диэлектрических держателей, на которых они установлены с

1732403 возможностью осевого поворота, перпендикулярны широким стенкам отрезка регулярного волновода.

Новым в предлагаемом техническом решении по сравнению с известным является выполнение ферритовых резонаторов в виде касательно намагничиваемых дисков, установленных на диэлектрических стержнях, закрепленных перпендикулярно широким стенкам регулярного волновода с возможностью осевого поворота таким образом, что плоскость ферритовых резонаторов перпендикулярна широким стенкам регулярного прямоугольного волновода, Эти отличительные от известного признаки приводят к появлению в предложенномтехническом решении новых свойств, отсутствующих в известном и позволяющих уменьшить резонансные потери сигнала и неравномерность АЧХ фильтра при магнитной перестройке его частоты, Вышеуказанные отличительные признаки предложенного технического решения отсутствуют в устройствах-аналогах. Автору также не известны другие устройства, сходные с предлагаемым по технической сущности и результату, достигаемому при их использовании, которые содержали бы признаки, отличающие предлагаемый СВЧфильтр от известного.

На чертеже схематически изображена конструкция фильтра.

СВЧ-фильтр содержит источник постоянного магнитного поля (не показан), два отрезка регулярного прямоугольного волновода 1 и 2, между которыми расположен отрезок 3 запредельного прямоугольного волновода с размещенными внутри на диэлектрических стержнях 4 с возможностью осевого поворота ферритовыми резонаторами 5 в виде дисков, намагничиваемых внешним магнитным полем касательно плоскости. При этом плоскость ферритовых резонаторов перпендикулярна широким стенкам отрезков 1 и 2 регулярного прямоугольного волновода, Перечисленные выше конструктивные элементы выполнены следующим образом, Источником постоянного магнитного поля является электромагнит, позволяющий осуществлять магнитную перестройку частоты СВЧ-фильтра. Поперечные размеры отрезков 1 и 2 регулярного прямоугольного волновода выбираются таким образом, чтобы в диапазоне рабочих частот в нем распространялась электромагнитная волна основного типа Н<о. Поперечные размеры отрезка волновода 3 выбираются такими, чтобы в рабочем диапазоне частот волновод был запредельным. Установленные с возможностью осевого поворота на диэлектрических стержнях 4 ферритовые резонаторы

5 в виде дисков в зависимости от требований к полосе фильтра изготовлены из пла5 стин поликристалла, монокристалла или эпитаксиальных пленок, выращенных на подложках. При этом направление внешнего магнитного поля совпадает с осью диэлектрических стержней 4, расположенных

10 перпендикулярно широким стенкам отрезков 1 и 2 регулярного прямоугольного волновода и намагничивает ферритовые резонаторы 5 касательно их плоскости.

СВЧ-фильтр работает следующим обра15 зом.

Сверхвысокочастотный сигнал поступает в отрезок волновода 1 и на частоте ферромагнитного резонанса возбуждает ферритовый резонатор, находящийся на

20 границе регулярного 1 и запредельного 3 волноводов. Передача сигнала из отрезка 1 в отрезок 2 осуществляется -за счет взаимной связи расположенных в запредельном прямоугольном волноводе 3 и находящихся

25 в условиях ферромагнитного резонанса последовательноо расположенных резонаторов 5, При этом на выходе СВЧ-фильтра формируется АЧХ, которая определяется добротностью ферритовых резонаторов 5 и

30 коэффициентами связи между ними. Для формирования требуемых резонансных потерь и АЧХ требуемой формы необходимо устанавливать ферритовые резонаторы на определенных расстояниях друг от друга, 35 Для этого размещают ферритовые резонаторы 5 в отрезке запредельного волновода

3 с помощью диэлектрических стержней 4, Выбор требуемых формы АЧХ фильтра и его резонансных потерь осуществляется путем

40 поворота резонаторов 5 с помощью диэлектрических стержней 4, При магнитной перестройке СВЧ-фильтра (изменение длины волны сигнала) происходит изменение коэффициента взаимной связи между резана45 торами 5, что приводит к изменению вида его АЧХ и резонансных потерь. В этом случае путем поворота резонаторов 5 с помощью диэлектрических стержней 4, на которых они закреплены, добиваются опти50 мальных значений коэффициента связи между ферритовыми резонаторами 5, чем и достигается уменьшение резонансных потерь и неравномерности АЧХ фильтра, 55 Практически реализация предлагаемого устройства осуществлена в трехсантиметровом диапазоне длин волн.

Отрезки регулярного прямоугольного волновода имели сечение 23 х 10 мм; запредельного 7 х 10 мм.

1732403

50

Составитель Л.Стахурский

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор Г.Гербер

Заказ 1586 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

В запредельном волноводе на диэлектрических стержнях помещались пять одинаковых ферритовых резонаторов в виде дисков, изготовленных из поликристаллической пластины железо-иттриевого граната (ЖИГ), толщиной 1 мм или эпитаксиальной пленки ЖИГ, выращенной методом жидкофазной эпитаксии на подложке галлий-гадолиниевого граната, толщиной 50 мкм. В обоих испытанных вариантах фильтра (широкополосном и узкополосном) с помощью осевого поворота диэлектрических стержней с установленными на них ферритовыми резонаторами удавалось получить требуемую форму АЧХ фильтра при его магнитной перестройке в диапазоне 8,5 — 11,5 МГц, что значительно лучше, чем в известном техническом решении.

Главное техническое преимущество предложенного СВЧ-фильтра перед известным заключается в более эффективном управлении резонансными потерями и видом

АЧХ при магнитной перестройке. Эти достоинства достигаются благодаря применению в предлагаемом техническом решении ферритовых резонаторов в виде касательно намагниченных дисков, электродинамическая связь между которыми регулируется не путем смещения резонаторов, как. в известном, а путем поворота их друг относительно друга. В известном техническом решении возможность эффективного управления формой АЧХ ограничена тем обстоятельством, что увеличение коэффициента связи между ближайшими ферритовыми резонаторами за счет их взаимного сближения приводит к уменьшению коэффициента связи с другими резонаторами вследствие удаления от них. B предложенном техническом решении поворот каждого резонатора в виде диска относительно магнитной составляющей h СВЧ-поля в волноводе приводит к аналогичному изменению (то ли увеличению, то ли уменьшению) коэффициента свя5 зи данного резонатора с соседними, что позволяет более эффективно управлять АЧХ фильтра при его магнитной перестройке.

Кроме того, предлагаемый фильтр является более простым в изготовлении и техно10 логичным, а также требует меньших значений подмагничивающего магнитного поля.

Определить ожидаемую экономическую эффективность от использования предло15 женного СВЧ-фильтра не представляется возможным ввиду отсутствия данных о его потребности. По предложенному техническому решению создан лабораторный макет, 20 Формула изобретения

СВЧ-фильтр, содержащий два отрезка регулярного прямоугольного волновода с расположенным между ними отрезком запредельного прямоугольного волновода, в

25 котором на диэлектрических стержнях, закрепленных на одной из стенок запредельного прямоугольного волновода, установлены ферритовые резонаторы, и магнитную систему, отличающийся

30 тем, что, с целью уменьшения резонансных потерь сигнала и неравномерности амплитудно-частотной характеристики при перестройке частоты, ферритовые резонаторы выполнены в виде касательно намагничен35 ных ферритовых дисков, причем плоскости дисков и продольные оси диэлектрических держателей, на которых они закреплены с возможностью осевого поворота, перпендикулярны широким стенкам отрезка регуляр40 ного волновода.