Способ управления характеристиками волноводного полосового фильтра и устройство для его реализации



Способ управления характеристиками волноводного полосового фильтра и устройство для его реализации
Способ управления характеристиками волноводного полосового фильтра и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2422953:

Государственное научное учреждение "Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)

Использование: в области СВЧ волноводной техники. Технический результат заключается в создании полосового волноводного фильтра с регулируемым пропусканием или отражением на уровне от 0 до 20-30 дБ. Способ заключается в том, что для управления характеристиками фильтра вместо проводящих стержней в волноводе используются плазменные столбы в газоразрядных лампах. Устройство содержит волноводную секцию с металлическими стержнями и газоразрядными лампами, каждая из которых через балластные сопротивления соединена с источником питания, коаксиально-волноводные переходы, ферритовые вентили, СВЧ генератор, СВЧ детектор. Выход СВЧ генератора через ферритовый вентиль и коаксиально-волноводный переход подключен к волноводной секции. Волноводная секция через другой волноводно-коаксиальный переход и ферритовый вентиль подключена к СВЧ детектору. Газоразрядные лампы через балластные сопротивления соединены с управляемым источником питания. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Способ управления характеристиками волноводного полосового фильтра и устройство для его реализации относятся к области СВЧ волноводной техники и могут быть использованы для управления пропусканием (отражением) полосовых волноводных фильтров, которые используются в качестве элементов СВЧ волноводных трактов.

Известны способ и устройство управления характеристиками (пропусканием, отражением) волноводного полосового фильтра с помощью набора металлических штырей, расположенных в волноводе в определенном порядке, определяемом длиной волны СВЧ излучения, на которое он предварительно рассчитан и изготовлен [1], содержащий отрезок волновода, в который перпендикулярно широкой стенке вставлены штыри из хорошо проводящего материала. Недостатком данного волноводного фильтра является то, что он пригоден только для СВЧ излучения определенной длины волны и имеет заданную величину пропускания (или отражения).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются способ и устройство перераспределения миллиметрового излучения, при его прохождении через периодически неоднородную плазму барьерного разряда, инициируемого в специальной конфигурации электродов [2], содержащие объем с периодически неоднородной плазмой барьерного разряда, излучающую и принимающую рупорные антенны, СВЧ генератор, СВЧ детектор. Недостатком данного способа и устройства является то, что оно пригодно для излучения миллиметрового диапазона длин волн и обладает низкоэффективной характеристикой управления пропусканием (менее 3 дБ).

Задачей данного изобретения является управляемый полосовой волноводный фильтр 10-сантиметрового диапазона длин волн с регулируемым пропусканием (отражением) от 0 до 20-30 дБ.

Способ управления характеристиками волноводного полосового фильтра заключается в том, что для управления пропусканием или отражением волноводного полосового фильтра используют плазменные столбы, которые созданы с помощью газоразрядных ламп, концентрация электронов в которых на порядок превышает критическую для падающего излучения. При этом управление пропусканием волноводного полосового фильтра осуществляют в пределах 0-30 дБ изменением разрядного тока газоразрядных ламп от 0 до 100 мА.

Концентрация электронов в плазменных столбах порядка 1013 см-3, что более чем на порядок величины превышает критическую концентрацию электронов для СВЧ излучения 10-сантиметрового диапазона длин волн. При изменении тока разряда изменяют концентрацию электронов в плазменном столбе, что приводит к изменению пропускания полосового волноводного фильтра от 0 до 20-30 дБ.

Способ управления характеристиками волноводного полосового фильтра реализуется с помощью устройства.

Устройство для управления характеристиками волноводного полосового фильтра включает волноводную секцию, содержащую три ряда по пять металлических стержней, один конец которой через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль соединен с выходом СВЧ генератора, а второй конец через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль - СВЧ детектором. Три металлических стержня в центральном ряду заменены на три газоразрядные лампы, каждая из которых через балластные сопротивления соединена с источником питания.

Сущность устройства поясняется фиг.1, где:

1 - волноводная секция;

2 - коаксиально-волноводный переход;

3 - ферритовые вентили;

4 - СВЧ генератор;

5 - СВЧ детектор;

6 - металлические стержни;

7 - газоразрядные лампы;

8 - балластные сопротивления;

9 - источник питания;

10 - волноводно-коаксиальный переход.

Согласно изобретению выход СВЧ генератора 4 через ферритовый вентиль 3 и коаксиально-волноводный переход 2 подключен к волноводной секции 1. СВЧ сигнал из волноводной секции 1 через волноводно-коаксиальный переход 10 и ферритовый вентиль 3 подается на СВЧ детектор 5. В волноводной секции 1 металлические стержни 6 образуют три ряда по пять стержней (расстояние между рядами ≈L/4, а между стержнями ≈L/2, где L=90 мм - длина широкой стенки волновода), где в центральном ряду три металлических стержня заменены на три газоразрядные лампы 7. Газоразрядные лампы 7 через балластные сопротивления 8 соединены с управляемым источником питания 9.

Устройство работает следующим образом.

При выключенных газоразрядных лампах 7 СВЧ излучение от генератора 4 подается в волноводную секцию 1, проходит ее и регистрируется СВЧ детектором 5. Из-за металлических стержней 6 будет наблюдаться небольшое ослабление прошедшего сигнала (менее 3 дБ). При включении газоразрядных ламп 7 наблюдается резкое уменьшение прошедшего через волноводную секцию 1 СВЧ сигнала, регистрируемого СВЧ детектором 5.

При практическом осуществлении модели использовался прямоугольный волновод сечением 90×10 мм2 длиной около 30 см, представляющий собой четырехзвенный полосовой волноводный фильтр с непосредственными связями. 15 металлических (медных) стержней (3 ряда по 5 стержней) диаметром 4 мм, пересекающих волноводную секцию перпендикулярно ее широкой стенке, использовались для настройки подавления фильтра порядка 40-50 дБ в полосе частот 2,2-3 ГГц [1]. При удалении трех центральных стержней пропускание волноводной секции увеличивалось на 30-40 дБ. Затем вместо удаленных трех стержней устанавливались газоразрядные лампы ГШ-5 и зажигались в них разряды при разрядных токах от 0 до 100 мА, что обеспечивало электронную концентрацию в плазменном столбе на уровне порядка 1013 см-3. При этом наблюдается уменьшение проходящего через волноводную секцию СВЧ сигнала на 20-30 дБ. Изменением тока газоразрядных ламп представляется возможным изменять коэффициент пропускания полосового волноводного фильтра (фиг.2). На фиг.2 видно, что при токах 0, 40, 70 и 100 мА пропускание на частоте 2250 МГц соответственно равно -5, -19, -23 и -30 дБ.

Использование данных способа и устройства позволяет от 0 до 20-30 дБ управлять пропусканием полосового волноводного фильтра.

Источники информации

1. Каменский Н.Н., Модель A.M., Надененко Б.С. и др. Справочник по радиорелейной связи. Изд.2, перераб. и доп. 1981. 416 с.

2. Sakai О., Sakaguchi Т., Ito Y. and Tachibana K. Interaction and control of millimetre-waves with microplasma arrays // Plasma Phys. Control. Fusion, 2005, v.47, p.B617-B627.

1. Способ управления характеристиками волноводного полосового фильтра заключается в том, что для управления пропусканием или отражением волноводного полосового фильтра используют плазменные столбы, которые созданы с помощью газоразрядных ламп, концентрация электронов в которых на порядок превышает критическую для падающего излучения, при этом управление пропусканием волноводного полосового фильтра осуществляют в пределах 0-30 дБ изменением разрядного тока газоразрядных ламп от 0 до 100 мА.

2. Устройство для управления характеристиками волноводного полосового фильтра, включающее волноводную секцию, содержащую три ряда по пять металлических стержней, один конец которой через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль соединен с выходом СВЧ-генератора, а второй конец через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль - с СВЧ-детектором, отличающееся тем, что три металлических стержня в центральном ряду заменены на три газоразрядные лампы, каждая из которых через балластные сопротивления соединены с источником питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах для измерения частоты излучения мощных СВЧ-приборов гигаваттного уровня мощности - релятивистских ЛОВ и ЛБВ, магнетронов, виркаторов и др., а также для подавления внеполосных и паразитных колебаний.

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в интегральной СВЧ-электронике для аппаратуры наземного, воздушного и космического базирования.

Изобретение относится к технике СВЧ и может использоваться в антенно-фидерных устройствах в качестве оконечной согласованной нагрузки в коаксиальных, полосковых и микрополосковых СВЧ трактах с высоким уровнем мощности.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к аттенюаторам СВЧ на полупроводниковых приборах. .

Изобретение относится к области электронных технологий и описывает схему усовершенствованного фазовращателя, содержащего четыре pMOSFET и резистор или источник тока, при этом второй и третий pMOSFET управляются противофазными цифровыми сигналами управления, затворы первого и четвертого pMOSFET управляются высокочастотным входным сигналом, а при переключении противофазных цифровых сигналов управления фаза выходного сигнала изменяется на девяносто градусов, причем первый и третий pMOSFET соединены последовательно, при этом на исток первого pMOSFET подают напряжение питания (VCC), сток первого pMOSFET связан с истоком третьего pMOSFET, а сток третьего pMOSFET связан с выходом и резистором или источником тока, при этом затвор третьего pMOSFET управляется цифровым сигналом, второй и четвертый pMOSFETs соединены последовательно, при этом на исток второго pMOSFET подают напряжение питания (VCC), сток второго pMOSFET связан с истоком четвертого pMOSFET, а сток четвертого pMOSFET связан с выходом и резистором или источником тока, при этом затвор второго pMOSFET управляется цифровым сигналом.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции высокочастотных сигналов в радиотехнических устройствах и для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к переключателям СВЧ мощности, и может быть использовано для переключения СВЧ сигналов между каналами приема (передачи) в СВЧ приемниках (передатчиках).

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в интегральной СВЧ электронике для аппаратуры наземного, воздушного и космического базирования; при создании фиксированных и аналоговых ослабителей мощности СВЧ сигналов, балансировки каналов электронной аппаратуры, согласования импендансов в межкаскадных СВЧ цепях, электронных антенных коммутаторов, автоматизированных комплексов радиоконтроля, управляемых компьютером или микроконтроллером, импульсных модуляторов, а также формирования сигналов со сложными видами модуляции.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ, а именно к аттенюаторам на полупроводниковых приборах. .

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в частотно-селективных устройствах измерительной техники. .

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для управления фазой СВЧ-сигналов в системах связи, радиолокации, различной измерительной и специальной радиоаппаратуре

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в частотно-селективных цепях приемопередающих устройств СВЧ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенно-фидерных трактах для коммутации СВЧ сигналов

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к волноводным элементам, и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике

Изобретение относится к электронной технике

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемных и передающих устройствах СВЧ

Изобретение относится к устройствам обработки и коммутации СВЧ-сигналов на полупроводниковых приборах и предназначено для использования в телекоммуникационных системах, электрически управляемых устройствах СВЧ-электроники, таких как полосовые или селективные фильтры, антенны, перестраиваемые генераторы

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах с высоким уровнем мощности

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для коррекции формы амплитудно-частотных характеристик широкополосных усилительных устройств и аттенюаторов, используемых в системах связи, телевидении и измерительном оборудовании

Изобретение относится к областиакустооптики и акустоэлектроники и может быть использовано в системах оптической связи и оптической локации
Наверх