Резонаторный полосовой свч-фильтр

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Резонаторный полосовой СВЧ-фильтр содержит внешние сферы, внутренние элементы, индуктивный штырь, цилиндрические соединительные штыри и элементы связи в виде коаксиальных линий, два резонатора, металлические вставки и элементы связи. Резонаторы выполнены проходными и сферическими, в центре каждого из которых расположена металлическая вставка в виде металлического ядра, образованного сферой с тонкой металлической шайбой по ее периметру, а оба ядра вдоль центральной оси соединены цилиндрическим штырем через отверстие, сформированное пересечением внешних сфер. Элементы связи выполнены в виде стандартных коаксиальных линий передачи, внутренние проводники которых состыкованы с металлическим ядром. Технический результат - простота конструкции, надежность, небольшие габариты. 2 ил.

 

Заявленное устройство относится к СВЧ-радиоэлектронике и может быть использовано для фильтрации радиосигналов.

Известна конструкция полосового фильтра, выполненного на основе короткозамкнутого отрезка цилиндрического волновода с двумя цилиндрическими керамическими резонаторами, закрепленными на центральной оси волновода с помощью специальных держателей из диэлектрика на некотором расстоянии друг от друга и коаксиальными элементами связи подстройка которого осуществляется с помощью винтов [US Patent N 4760361. Double-mode filter / Y. Kobayashi, 1988]. Недостатками этого двухмодового фильтра являются габаритные размеры, что обусловлено необходимостью использования сразу двух керамических резонаторов, сложность конструкции и необходимость использования элементов подстройки.

Известна конструкция другого двухмодового СВЧ-фильтра на цилиндрическом волноводе с волноводными элементами связи и крестообразной резонансной диафрагмой в центре волновода широко используемого в мультиплексорах бортовых радиоэлектронных комплексов систем космической связи [Cogollos S. et al. Efficient design of waveguide manifold multiplexers based on low-order EM distributed models // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2015, v. MTT-63, N 8, p. 2540-2549]. Достоинствами данного фильтра являются высокий уровень передаваемой мощности и высокая добротность резонаторов, сформированных диафрагмой и стенками волновода. Его недостаток - узкая полоса пропускания.

Известна еще одна конструкция узкополосного СВЧ-фильтра, выполненного на прямоугольных резонаторах с индуктивными штырями различной конфигурации и коаксиальными элементами связи [US Patent N 2011/0025433 Al. Inline cross-coupled coaxial cavity filter / M. Yu, Y. Wang, 2011]. Основной недостаток этого фильтра - габаритные размеры и сложность практической реализации.

Известна конструкция многофункционального микроволнового фильтра на Н-волноводе, выполненного с привлечением SIW-технологии [Гадзиева А.А., Земляков В.В., Крутиев С.В. Полосно-пропускающий СВЧ-фильтр на волноводах сложного сечения, интегрированный в многослойную микросхему с применением SIW-технологии // Инженерный вестник Дона, 2013, №1, с. 74-78. Выбор такой конфигурации устройства позволил реализовать одновременно узкополосный фильтр в диапазоне 11…13 ГГц и широкополосный заграждающий фильтр в диапазоне 13…25 ГГц. Недостатками данной структуры являются габаритные размеры, сложность технологической реализации и узкая полоса пропускания.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является малогабаритный (максимальный размер фильтра составляет 48 мм) СВЧ-фильтр на прямоугольных резонаторах с прямоугольными металлическими вставками, имеющими скос одного из углов и волноводными элементами связи, описанный в [Bastioli S., Marcaccioli L., Sorrentino R. Compact dual-mode waveguide filters using square ridge resonators // International Journal of Microwave and Wireless Technology, 2009, 1 (4), p. 241-247].

Проведенные авторами [Bastioli S., Marcaccioli L., Sorrentino R. Compact dual-mode waveguide filters using square ridge resonators // International Journal of Microwave and Wireless Technology, 2009, 1 (4), p. 241-247] измерения в частотном диапазоне 9…11 ГГц показали, что его полоса пропускания не превышает 3%, в затухание сигнала в полосе пропускания составляет величину примерно 0.3 дБ.

Проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в расширении полосы пропускания на порядок и снижении уровня затухания на центральной частоте до 0.1 дБ. Кроме того, конструкция фильтра должна быть простой и технологичной.

Указанная проблема решается тем, что заявляемый микроволновый фильтр содержит два сферических резонатора, связанных через отверстие, образованное их пересечением, в центре каждого из которых располагается элемент состоящий из металлической сферы меньшего диаметра и тонкой шайбы по периметру этой сферы, соединенный металлическим штырем с другим аналогичным элементом, а два других индуктивных штыря соединяют указанные внутренние элементы фильтра с внутренними проводниками коаксиальных линий передачи, являющихся элементами связи, причем диаметры всех трех металлических штырей, использованных в конструкции совпадают.

Отличительные признаки являются существенными, так как позволяют решить поставленную задачу и получить технический эффект. Благодаря использованию концентрических сферических резонаторов, обладающих более высокими значениями собственной добротности (до 15000) в фильтре удается возбудить 4 типа колебаний и сформировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), соответствующую требованиям широкополосных устройств фильтрации.

Техническим результатом заявляемого изобретения является простота конструкции, надежность, небольшие габариты (максимальный размер для частотного Ка-диапазона 26….40 ГГц не превышает 23 мм без учета элементов связи) и возможность передачи СВЧ-энергии высокого уровня мощности.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 показано продольное сечение фильтра состоящего из внешних сфер 1, внутренних элементов 2, индуктивного штыря 3, цилиндрических соединительных штырей 4 и элементов связи в виде коаксиальных линий 5. На фиг. 2 изображена амплитудно-частотная характеристика исследуемого фильтра, где показана зависимость добротности от частоты.

Резонаторный полосовой СВЧ-фильтр, содержит два резонатора, металлические вставки и элементы связи. Отличительной особенностью является то, что резонаторы выполнены проходными и сферическими, в центре каждого из которых расположена металлическая вставка в виде металлического ядра, которая образована сферой с тонкой металлической шайбой по ее периметру. Оба ядра вдоль центральной оси соединены цилиндрическим соединительным штырем через отверстие сформированное пересечением внешних сфер; элементы связи выполнены в виде стандартных коаксиальных линий передачи, внутренние проводники которых состыкованы с металлическим ядром.

Устройство в работе. На исследуемый фильтр поступает сигнал на элементы связи в виде коаксиальных линий 5. Затем проходя через продольное сечение фильтра состоящего из внешних сфер 1, внутренних элементов 2, индуктивного штыря 3, соединительных штырей 4, на выходе получаем центральную полосу пропускания примерно 27ГГц, тем самым в нужных нам частотах фильтр пропускает сигнал, а в остальных заграждает сигнал. Благодаря этому в фильтре удается возбудить 4 типа колебаний и сформировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), соответствующую требованиям широкополосных устройств фильтрации.

Примером успешной реализации заявляемого фильтра может служить модель, представленная на фиг.1. Численный анализ данной модели с размерами: D=13 мм, d=4.8 мм, d1=10 мм, t=0.5 мм, h=1.3 мм, 2R=3.5 мм, 2r=1.52 мм, проведенный методом конечных элементов показал, что в диапазоне 20…35 ГГц формируется полоса пропускания 30.65% относительно центральной частоты 28.22 ГГц (Фиг. 2), что более чем на порядок выше, чем у прототипа. Уровень затухания на этой частоте не превышает 0.1 дБ, что в три раза лучше, чем у прототипа. Надежность заявляемой конструкции обеспечивается использованием только металлических элементов. Отличительные признаки являются существенными, так как позволяют достичь поставленной задачи и получить технический эффект.

Резонаторный полосовой СВЧ-фильтр, содержащий два резонатора, металлические вставки и элементы связи, отличающийся тем, что резонаторы выполнены проходными и сферическими, в центре каждого из которых расположена металлическая вставка в виде металлического ядра, образованного сферой с тонкой металлической шайбой по ее периметру, а оба ядра вдоль центральной оси соединены цилиндрическим штырем через отверстие, сформированное пересечением внешних сфер; элементы связи выполнены в виде стандартных коаксиальных линий передачи, внутренние проводники которых состыкованы с металлическим ядром.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике СВЧ. Фильтр содержит подложку с относительной диэлектрической проницаемостью и толщиной, с одной стороны которой выполнен металлический экран, на противоположной стороне подложки расположен свернутый в форме меандра нерегулярный полосковый проводник, широкие и узкие отрезки которого, являющиеся микрополосковыми резонаторами, соединены друг с другом каскадно, образуя пять параллельных рядов, причем в смежных рядах широкие отрезки расположены напротив узких.

В настоящем изобретении раскрыт сверхширокополосный фиксированный фазовращатель, основанный на емкостной нагрузке, который включает N физически разделенных блоков сдвига фаз, и каждый блок сдвига фаз включает ортогональный ответвитель, первую и вторую линии передачи, первую и вторую емкостные нагрузки, причем ортогональный ответвитель включает входной конец, соединительный конец, конец прямого подключения и изолированный конец, один конец первой линии передачи служит в качестве сигнального входного конца блока сдвига фаз, а другой конец соединен с входным концом ортогонального ответвителя, один конец второй линии передачи служит в качестве сигнального выходного конца блока сдвига фаз, а другой конец соединен с изолированным концом ортогонального ответвителя; один конец первой емкостной нагрузки соединен с соединительным концом ортогонального ответвителя, а другой конец заземлен; один конец второй емкостной нагрузки соединен с концом прямого подключения ортогонального ответвителя, а другой конец заземлен.

Изобретение относятся к радиотехнике, в частности к фильтрам. Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована и выполняет функцию заземляемого основания, а на вторую сторону нанесены нерегулярные полосковые проводники резонаторов.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем. Полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую нанесен полосковый проводник, частично расщепленный продольной щелью с одного конца.

Использование: для создания нового поколения СВЧ элементной базы и МИС СВЧ на основе графена. Сущность изобретения заключается в том, что переключатель СВЧ изготовлен на графене, где в качестве подложки использован кремний, затем последовательно размещены слой оксида кремния (SiO2), наноразмерный двумерный слой графена, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх которого нанесен диэлектрик, содержащий аморфный слой оксида алюминия (Аl2O3), аморфный слой диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной, например двуокиси гафния (НfO2), и повторно аморфный слой оксида алюминия (Аl2O3), поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора, при этом переключатель содержит два конденсатора, образующих двойные ВЧ-ключи.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к переключателям каналов. Переключатель содержит три или более передающие линии, размещенные на неподвижной части переключателя, и по крайней мере одну передающую линию, размещенную на другой части переключателя, выполненную с возможностью перемещения и фиксации в одном из двух положений, в которых происходит бесконтактное соединение передающих линий подвижной и неподвижной частей переключателя.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем. Микрополосковый фильтр верхних частот содержит диэлектрическую подложку, одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположен прямоугольный полосковый металлический проводник.

Изобретение относится к области СВЧ-устройств. Предложен планарный поляризационный селектор, содержащий поверхностный резонатор с двумя подключенными к нему подводящими поверхностными волноводами, металлический двухполяризационный волновод и печатную плату, на которой выполнены поверхностный резонатор и подводящие поверхностные волноводы, причем поверхностный резонатор дополнительно содержит щелевую апертуру в одном из двух уровней металлизации, а металлический двухполяризационный волновод установлен на поверхности печатной платы в области щелевой апертуры поверхностного резонатора, и при этом сам поверхностный резонатор является резонатором нефундаментальных ортогональных мод.

Изобретение относится к области СВЧ техники, точнее к техническим решениям соединителей разъемных фланцев волноводов СВЧ трактов. Соединитель содержит шляпку 1 в виде диска и цилиндрическую часть 2 меньшего диаметра, размещенную в соосных отверстиях 3 и 4 сочлененных волноводных фланцев 5 и 6, вторую составляющую из шляпки 7 в виде диска и цилиндрической части 8 меньшего диаметра, отверстия 9 в диске 1 и отверстие 10 в диске 7, в которых закреплены центры цилиндрической части 2 и второй цилиндрической части 8 соединителя и его второй части.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта, и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике. Уголковый изгиб волноводного тракта содержит входной и выходной прямоугольные волноводы, расположенные под углом α один относительно другого, у которых стенки в плоскости изгиба параллельны, а также согласующую неоднородность.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Резонаторный полосовой СВЧ-фильтр содержит внешние сферы, внутренние элементы, индуктивный штырь, цилиндрические соединительные штыри и элементы связи в виде коаксиальных линий, два резонатора, металлические вставки и элементы связи. Резонаторы выполнены проходными и сферическими, в центре каждого из которых расположена металлическая вставка в виде металлического ядра, образованного сферой с тонкой металлической шайбой по ее периметру, а оба ядра вдоль центральной оси соединены цилиндрическим штырем через отверстие, сформированное пересечением внешних сфер. Элементы связи выполнены в виде стандартных коаксиальных линий передачи, внутренние проводники которых состыкованы с металлическим ядром. Технический результат - простота конструкции, надежность, небольшие габариты. 2 ил.

Наверх