Полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относится к технике СВЧ. Полосно-пропускающий фильтр содержит прямоугольный металлический корпус 1, образованный параллельными плоскими стенками 2, запредельный для центральной частоты фильтра, n металлических стержней 3, число которых равно порядку фильтра, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрическими промежутками 4, причем одни концы соседних металлических стержней 3 присоединены к противоположным плоским стенкам 2, а концы крайних металлических стержней 3 присоединены к центральным проводникам 5 коаксиальных присоединителей 6 внешних линий передачи, оболочки 7 присоединителей 6 соединены с корпусом 1. Фильтр имеет n плоских конденсаторов 8, образованных каждый диэлектрической пластиной 9 с металлизированными параллельными поверхностями 10, формирующими обкладки конденсаторов, другие концы стержней 3 присоединены к первым обкладкам конденсаторов 8, вторые обкладки которых расположены на стенках корпуса 2. Емкость С конденсаторов 8 определяется из предложенного соотношения, связывающего длину металлических стержней 3, лежащую в пределах от 1/7 до 1/10 длины волны λ на центральной частоте ω0 полосы пропускания фильтра, скорость света в вакууме, диаметр стержней 3, расстояние между параллельными металлическим стержням 3 плоскими стенками 2. Изобретение обеспечивает смещение ближайших паразитных полос пропускания фильтра в более высокочастотную область, превышающую 4-5 значений центральной частоты полосы пропускания. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для создания полосно-пропускающих фильтров дециметрового диапазона длин волн на основе встречно-стержневых резонансных звеньев.

Известна конструкция полосно-пропускающих фильтров на связанных линиях с непосредственной связью, состоящая из конечного числа резонансных элементов, каждый из которых образован плоским проводящим стержнем, разомкнутым на одном конце, а другим концом присоединен к плоской стенке замкнутого металлического корпуса, образованного параллельными стенками, запредельного на центральной частоте фильтра, причем одни концы соседних металлических стержней присоединены к противоположным плоским стенкам, а электрическая длина каждого проводящего стержня равна четверти длины волны на центральной частоте фильтра (Справочник по элементам полосковой техники. Под редакцией А.Л. Фельдштейна. М.: «Связь», 1979, 336 с., с. 218, рис. 8.1).

Недостатком такой конструкции фильтра является наличие паразитных полос пропускания на частотах вблизи утроенной центральной частоты фильтра.

Наиболее близким к предлагаемому полосно-пропускающему фильтру является полосно-пропускающий фильтр, содержащий прямоугольный металлический корпус, образованный параллельными плоскими стенками, запредельный для центральной частоты фильтра, n металлических цилиндрических стержней, число которых равно порядку фильтра, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрическими промежутками, причем одни концы соседних металлических цилиндрических стержней присоединены к противоположным плоским стенкам, а концы крайних металлических цилиндрических стержней присоединены к центральным проводникам коаксиальных присоединителей внешних линий передачи, оболочки коаксиальных присоединителей соединены с металлическим корпусом (см. Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи / под ред. Л.В. Алексеева и Ф.В. Кушнира, Том 2 - М.: Изд-во «Связь», 1972, 496 с., с. 100, рис. 10.07.2).

Недостатком такого фильтра является наличие паразитных полос пропускания на частоте вблизи утроенной центральной частоты фильтра.

Техническим результатом изобретения является смещение ближайших паразитных полос пропускания фильтра в более высокочастотную область, превышающую 4…5 значений центральной частоты полосы пропускания.

Это достигается тем, что в полосно-пропускающем фильтре, содержащем прямоугольный металлический корпус, образованный параллельными плоскими стенками, запредельный для центральной частоты фильтра, n металлических стержней, число которых равно порядку фильтра, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрическими промежутками, причем одни концы соседних металлических стержней присоединены к противоположным плоским стенкам, а концы крайних металлических стержней присоединены к центральным проводникам коаксиальных присоединителей внешних линий передачи, оболочки коаксиальных присоединителей соединены с металлическим корпусом, металлические стержни образованы круговыми цилиндрами, фильтр снабжен n плоскими конденсаторами, образованными каждый диэлектрической пластиной с металлизированными параллельными поверхностями, формирующими обкладки конденсаторов, другие концы металлических стержней присоединены к первым обкладкам плоских конденсаторов, вторые обкладки которых расположены на плоских стенках металлического корпуса, причем емкость С плоских конденсаторов 10 определяется из математического соотношения

где l - длина металлических стержней, лежащая в пределах от 1/10 до 1/12 длины волны λ на центральной частоте ω0 полосы пропускания полосно-пропускающего фильтра, с0 - скорость света в вакууме, d - диаметр металлических стержней, b - расстояние между параллельными металлическим стержням плоскими стенками.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен полосно-пропускающий фильтр на встречных стержнях, на фиг. 2 показаны сравнительные частотные характеристики семизвенного фильтра известного (а) и созданного (б).

Полосно-пропускающий фильтр содержит прямоугольный металлический корпус 1, образованный параллельными плоскими стенками 2, запредельный для центральной частоты фильтра, n металлических стержней 3, число которых равно порядку фильтра, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрическими промежутками 4, причем одни концы соседних металлических стержней 3 присоединены к противоположным плоским стенкам 2, а концы крайних металлических стержней 3 присоединены к центральным проводникам 5 коаксиальных присоединителей 6 внешних линий передачи, оболочки 7 коаксиальных присоединителей 6 соединены с металлическим корпусом 1. Металлические стержни 3 образованы круговыми цилиндрами. Фильтр имеет n плоских конденсаторов 8, образованных каждый диэлектрической пластиной 9 с металлизированными параллельными поверхностями 10, формирующими обкладки конденсаторов, другие концы металлических стержней 3 присоединены к первым обкладкам плоских конденсаторов 8, вторые обкладки которых расположены на плоских стенках металлического корпуса 2. Емкость С плоских конденсаторов 8 определяется из математического соотношения

где l - длина металлических стержней 3, лежащая в пределах от 1/7 до 1/10 длины волны λ на центральной частоте ω0 полосы пропускания полосно-пропускающего фильтра, c0 - скорость света в вакууме, d - диаметр металлических стержней 3, b - расстояние между параллельными металлическим стержням 3 плоскими стенками 2.

Полосно-пропускающий фильтр работает следующим образом.

После каскадного подключения полосно-пропускающего фильтра через центральные проводники 5 коаксиальных присоединителей 6 внешних линий передачи в цепь с распространяющейся СВЧ волной в крайних металлических стержнях 3 возбуждаются электромагнитные колебания. С другого коаксиального присоединителя 6 сигнал снимается в СВЧ цепь.

Все металлические стержни 3, образующие в совокупности с параллельными плоскими стенками 2 прямоугольного металлического корпуса 1 отрезок двухпроводной длинной линии, нагруженный на сосредоточенную емкость С (позиция 6), образованную диэлектрической пластиной 9 с металлизированными параллельными поверхностями 10, формирующими обкладки конденсаторов, формируют резонансные звенья полосно-пропускающего фильтра. Наибольшей эффективной добротностью из всех видов поперечных сечений металлических стержней 3 обладают резонансные звенья, образованные круговыми цилиндрами. Резонансные звенья электромагнитно связаны через диэлектрические (воздушные) промежутки 4. Эти электромагнитные связи формируют вид амплитудно-частотной характеристики полосно-пропускающего фильтра, порядок которого соответствует числу резонансных звеньев.

Резонансная частота ω0 резонансного звена определяется длиной короткозамкнутого (в результате присоединения его конца к плоской стенке 2) металлического стержня 3, обозначенной l, которая эквивалентна эффективной индуктивности L Z B ω 0 t g ω 0 c 0 l резонансного контура, где ZB - волновое сопротивление эффективной длинной линии, образованной металлическим стержнем 3 и параллельными ему плоскими стенками 2, и сосредоточенной емкостью 6, обозначенной С, включенной параллельно с этой индуктивностью приближенной формулой ω 0 1 L C . С ростом значения емкости С при фиксированной резонансной частоте ω0 эффективная индуктивность L Z B ω 0 t g ω 0 c 0 l и соответствующая ей длина металлического стержня уменьшаются. При этом уменьшается и центральная длина волны λпар паразитной полосы пропускания, достигающая значений ( λ 0 4 Λ λ 0 6 ) , которая в предельном случае значения емкости С, соответствующем режиму холостого хода на конце металлического стержня 3, равна λ п а р = 2 π c 0 3 ω 0 . Как показали исследования вопроса, уменьшение длины l металлического стержня 3 практически ограничено значениями, лежащими в пределах от 1/10 до 1/12 длины волны λ на центральной частоте ω0 полосы пропускания полосно-пропускающего фильтра. При значениях, меньших этих, возникает искажение частотной характеристики фильтра, связанное с формированием иных видов колебаний.

Проведенные расчеты с применением разложения функции L Z B ω 0 t g ω 0 c 0 l в ряд Тейлора с учетом двух первых слагаемых, характеризуемых числами Бернулли, указывают на формулу, связывающую длину металлического стержня 3 со значением емкости С конденсатора:

Математическое моделирование частотных характеристик фильтров с металлическими стержнями 3, разомкнутыми на конце, и с металлическими стержнями 3, присоединенными к сосредоточенной емкости, показало обеспечение эффекта резкого смещения паразитной полосы пропускания относительно центральной частоты полосы пропускания. Это видно из сравнения кривых на фиг. 2.

Технический результат - смещение паразитных частот пропускания полосно-пропускающего фильтра - обеспечен тем, что у n металлических стержней 3, число которых равно порядку фильтра, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрическими промежутками 4, одни концы соседних металлических стержней 3 присоединены к противоположным плоским стенкам 2, а другие концы присоединены к первым обкладкам плоских конденсаторов 8, вторые обкладки плоских конденсаторов расположены на плоских стенках металлического корпуса 2. Емкость С плоских конденсаторов связана с длиной l металлических стержней 3 соотношением

Экспериментальные исследования подтвердили справедливость выдвинутого соотношения. Так, например, фильтр с полосой прозрачности шириной 400 МГц и центральной частотой 1150 МГЦ при вносимых потерях меньше 0,5 дБ обеспечил полосу заграждения по уровню минус 80 дБ в диапазоне от 1,8 ГГц до 4,8 ГГц. Габаритные размеры рабочей зоны фильтра составляют 86×30×24 мм. Полученные результаты обеспечены длиной металлического стержня l=25 мм, т.е. при диэлектрической шайбе, образующей конденсатор, диаметром 6 мм и толщиной 2 мм между металлизированными плоскостями.

Использование изобретения позволяет создать в диапазоне частот 1-4 ГГц ряд семизвенных полосно-пропускающих фильтров с полосами пропускания ~30…40% при отстройках ближайших паразитных полос пропускания на (5…6)ω0.

Полосно-пропускающий фильтр, содержащий прямоугольный металлический корпус, образованный параллельными плоскими стенками, запредельный для центральной частоты фильтра, n металлических стержней, число которых равно порядку фильтра, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрическими промежутками, причем одни концы соседних металлических стержней присоединены к противоположным плоским стенкам, а концы крайних металлических стержней присоединены к центральным проводникам коаксиальных присоединителей внешних линий передачи, оболочки коаксиальных присоединителей соединены с металлическим корпусом, отличающийся тем, что металлические стержни образованы круговыми цилиндрами, он снабжен n плоскими конденсаторами, образованными каждый диэлектрической пластиной с металлизированными параллельными поверхностями, формирующими обкладки конденсаторов, другие концы металлических стержней присоединены к первым обкладкам плоских конденсаторов, вторые обкладки которых расположены на плоских стенках металлического корпуса, причем емкость C плоских конденсаторов определяется из математического соотношения

где l - длина металлических стержней, лежащая в пределах от 1/10 до 1/12 длины волны λ на центральной частоте ω0 полосы пропускания полосно-пропускающего фильтра, c0 - скорость света в вакууме, d - диаметр металлических стержней, b - расстояние между параллельными металлическим стержням плоскими стенками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции высокочастотных сигналов в радиотехнических устройствах, телевидении, системах связи и радиоканалах передачи телекоммуникационных данных.

Изобретение относится к усилению и демодуляции частотно-модулированных сигналов. Технический результат - увеличение линейного участка частотной демодуляционной характеристики и увеличение динамического диапазона при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и нагрузки.

Изобретение предназначено для использования в селективных трактах радиоаппаратуры различного назначения. Фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца, и на вторую сторону также нанесены полосковые проводники, закороченные с одного конца.

Изобретение относится к области радиосвязи и радиолокации. Технический результат изобретения заключается в обеспечении модуляции амплитуды и фазы высокочастотного сигнала при заданных зависимостях отношения модулей и разности фаз передаточной функции модулятора в двух состояниях управляемого нелинейного элемента, определяемых двумя уровнями управляющего низкочастотного сигнала.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать устройства генерации с заданным количеством радиоканалов при любых заданных частотных характеристиках нагрузки.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в устройствах измерительной техники. Технический результат - уменьшение продольного размера фотонного кристалла вдоль направления распространения электромагнитной волны до величины, меньшей длины волны основного типа.

Использование: для создания частотно-селективной высокоимпедансной поверхности. Сущность изобретения заключается в том, что частотно-селективная высокоимпедансная поверхность содержит однослойную экранированную печатную плату, с одной стороны которой выполнена импедансная решетка из связанных не менее чем двумя емкостными зазорами микрополосковых многозаходных спиралей Архимеда, в центрах которых расположены металлизированные переходные отверстия, соединенные с общим металлическим экраном, емкостные зазоры выполнены в виде микрополосковых копланарных линий.

Изобретение относится к СВЧ электронике, в частности к частотно-селективным фильтрам. Широкополосный полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесен полосковый проводник, частично расщепленный с одного конца.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано для подавления внеполосных и паразитных колебаний в трактах приемопередающих систем, в том числе высокой мощности, а также для грубого измерения частоты микроволнового излучения.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат - расширение полосы пропускания при уменьшении габаритов трансформатора.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат изобретения заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные устройства генерации для средств радиосвязи с заданным количеством радиоканалов. Способ генерации высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, при этом нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, подключенный к цепи прямой передачи по параллельно-последовательной схеме. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к микрополосковым корректорам АЧХ. Микрополосковый корректор содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой стороне первый проводник, концы которого являются входом и выходом корректора, и второй проводник, один конец которого подключен к первому проводнику через первый резистор, второй конец - через второй резистор. Длины проводников между точками подключения резисторов одинаковы, а волновые сопротивления микрополосковых линий, образованные первым и вторым проводниками между точками подключения резисторов, выбраны больше сопротивлений входа и выхода, а проводимость общей линии должна быть равна входной проводимости исходя из условия 1/Z1+1/(R+Z2)=1, где Z1 - нормированное волновое сопротивление первого проводника, Z2 - нормированное волновое сопротивление второго проводника, R - нормированное сопротивление резисторов. Технический результат - улучшение согласования, уменьшение габаритных размеров. 2 ил.
Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано для выравнивания амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) трактов СВЧ в рабочем диапазоне частот. Техническим результатом является улучшение согласования в широком диапазоне частот и увеличение величины изменения ослабления в диапазоне частот при малых габаритах. Микрополосковый амплитудный корректор содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой стороне первый проводник, концы которого являются входом и выходом корректора, и второй проводник, один конец которого подключен к первому проводнику через первый резистор, а второй разомкнут, концы первого проводника соединены через второй резистор, причем длины участков первого проводника между точками подключения первого и второго резисторов одинаковы и равны длине второго проводника, а волновое сопротивление микрополосковой линии, образованной первым проводником, между точками подключения второго резистора больше сопротивления входа и выхода. Введение второго резистора и включение между концами первого проводника позволяет при малых габаритах обеспечить согласование во всем диапазоне частот и обеспечить любую глубину коррекции вплоть до полного поглощения на частоте коррекции. Изобретение обеспечивает улучшение согласования в широком диапазоне частот и увеличение величины изменения ослабления в диапазоне частот при малых габаритах. 3 ил.
Наверх