Фильтр гармоник

 

-, 4теь t!Л",1»СЫ",:!

",.; я - Е 4Ъ " Ы

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (») 680 087

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-Ж 4 :Ръ ф и фэ, (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.12.77 (21) 2552138/18-09 (51) М. Кл.-

Н 01Р 1/20 с прпсоеди»спиcM заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.08.79. Бюллетень ¹ 30 (45) Дата опубликования описания 15.08.(9 (53) УДК 621.372 (088 8) па делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. А. Анциферов, В. И. Крутиков и В. П. Черепанов (71) Заявитель (54) ФИЛЬТР ГАРМОНИК

Изобретение относится к технике СВЧ.

Известен фильтр гармоник, содержащий отрезок прямоугольного волновода, внутри которого на равных расстояниях одна от другой параллельно широкой стенке установлено нечетное число металлических пластин с рядами поперечных щелей, настроенных соответственно на частоту второй и третьей гармоник jl).

Однако известный фильтр»меет потери в полосе рабочих частот, малое затухание частоты второй гармоники и малую надежность.

Цель изобретения — уменьшение потерь в полосе рабочих частот, увеличение затухания частоты второй гармоники и повышение надежности.

Для этого в фильтре гармоник, содержащем отрезок прямоугольного волновода, внутри которого на равных расстояниях одна от другой параллельно широкой стенке установлено нечетное число металлических пластин с рядами поперечных щелей, настроенных соответственно на частоту второй и третьей гармоник, отрезок прямоугольного волновода и металлические пластины выполнены Z-образной формы с длиной наклонного участка, равной /4 длины рабочей волны, и расстояние между углами соседних металлических пластин по оси отрезка прямоугольного волновода равно /8 длины рабочей волны, а ряды поперечных щелей выполнены в наклонных участках широких стенок отрезка прямоугольного волновода и каждой металлической пластины, причем ряды поперечных щелей, настроенных на частоту второй гармоники, размещены на расстоянии /I6 длины рабочей волны от начала и конца наклонного участка, а ряд поперечных щелей, настроенных на частоту третьей гармоники, — на расстоянии /24 длины рабочей волны от конца наклонного участка, при этом на широких стенках отрезка прямоугольного вол 5 повода в местах выполнения рядов поперечных щелей установлены дополнительно введенные объемные резонаторы.

На фиг. 1 представлена конструктивная

20 схема фильтра гармоник; на фиг. 2 — вид по стрелке А, отмеченной на конструктивной схеме фильтра гармоник.

Фильтр гармоник содержит отрезок прямоугольного волновода Z-образной формы

25 1; металлические пластины Z-образной формы 2 с рядами поперечных щелей 3 и 4, настроенных соответственно на частоту второй и третьей гармоник; объемные резонаторы 5, длина которых равна четверти дли30 ны волны второй гармоники; объемные ре680087

I5

3 зонаторы 6, длина которых равна четверти длины волны третьей гармоники.

Фильтр гармоник работает следующим образом. Энергия рабочей частоты, поступающая на вход фильтра в виде волны

Нщ с вертикальной ориентацией вектора электрического поля, делится тонкими пластинами 2 на равные синфазные части без заметного отражения, так как вектор электрического поля ориентирован перпендикулярно пластинам.

Волны, распространяющиеся в зазорах между пластинами, проходят одинаковые пути, получают одинаковые фазовые сдвиги и поэтому проходят на выход фильтра без отражения.

Отражения от изгибов невелики и к тому же взаимно компенсируются, так как расстояние между ними равно /4 рабочей длины волны. Отражения от щелей 3 и 4 также невелики, поскольку длина щелей 3 и 4 на рабочей частоте далека от резонансной и составляет соответственно /4 и /6 рабочей длины волны. Кроме того, так как число волноводов четное, все волны, отраженные от указанных щелей, попарно компенсируются па входе фильтра. Это связано с тем, что фазы таких отраженных волн, поступающих от двух расположенных через один волноводов (например, от первого и третьего), в одном сечении на входе фильтра отличаются на 180, вследствие смещения указанных волноводов на четверть рабочей длины волны вдоль оси волновода 1.

На частотах 2-й и 3-й гармоник энергия может. распространяться в виде многих типов волн. Волны, вектор электрического поля которых параллелен пластинам, не могут распространяться в зазорах между пластипамн, так как расстояние между пластинами меньше 0,15 рабочей длины волны, и образованные пластинами волноводы являются запредельными для частот 2-й и 3-й гармоник. Энергия этих волн полностью отражается пластинами и не проходит на выход фильтра. Волны, вектор электрического поля которых перпендикулярен пластинам, проходят в зазоры между пластинами в виде волн типа Н»о.

Поскольку ширина волноводов, образованных пластинами, много больше длин волн 2-й и 3-й гармоник, практически все типы волн Н, за исключением волны самого высокого порядка, имеют примерно одинаковую фазовую скорость, близкую к скорости света. На частоте второй гармоники каждые две волны, проходящие в зазорах между пластинами 2 по обе стороны от каждой щели 3, будут иметь противоположные фазы, вследствие смещения изгибов друг относительно друга у двух соседних пластин вдоль оси волновода 1 до и после линии излома на /> рабочей длины волны. Поэтому щели 3 интенсивно возбуждаются и отражают энергию волн второй гармоники, так как их длина равна половине длины волны этой гармоники.

В предложенном фильтре для увеличения отражения используется два ряда щелей, разнесенных друг от друга на /4 длины волны второй гармоники. Дальнейшее увеличение отражения на частоте второй гармоники может быть получено путем наращивания числа рядов щелей, расположенных на расстоянии /4 длины волны гармоники друг относительно друга. Отраженные волны в двух соседних зазорах возвращаются к входу фильтра с одинаковой фазой и преобразуются в общем волноводе в ряд волн типа Н»о, распространяющихся к передатчику. Энергия третьей гармоники поступает в зазоры между пластинами также в виде волн типа Н»о. Волны третьей гармоники в соседних зазорах между пластинами получают после прохождения изгибов на переднем конце пластины сдвиг фаз, равный 270, потом после прохождения части изгиба на заднем конце пластин приобретают еше дополнительный сдвиг фаз, равный минус 90 . В результате по обе стороны от щелей 4 фазы этих волн отличаются на 180 . Щели 4 интенсивно возбуждаются и отражают энергию волн третьей гармоники, так как их длина равна половине длины волны этой гармоники. Отраженные волны в каждых двух соседних зазорах возвращаются к входу фильтра с одинаковой фазой и распространяются к передатчику.

Технико-экономическая эффективность фильтра гармоник заключается в уменьшении потерь в полосе рабочих частот, уве It4÷ñíèè затухания частоты второй гармоники и повышении надежности.

Формула изобретения

Фильтр гармоник, содержащий отрезок прямоугольного волновода, внутри которого на равных расстояниях одна от другой параллельно широкой стенке установлено нечетное число металлических пластин с рядами поперечных щелей, настроенных соответственно на частоту второй и третьей гармоник, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь в полосе рабочих частот, увеличения затухания частоты второй гармоники и повышения надежности, отрезок прямоугольного волновода и металлические пластины выполнены Z-образной формы с длиной наклонного участка, равной /< длины рабочей волны, и расстояние между углами соседних металлических пластин по оси отрезка прямоугольного волновода равно /z длины рабочей волны, а ряды поперечных щелей выполнены в наклонных участках широких стенок отрезка прямоугольного волновода и каждой металлической пластины, причем ряды поперечных щелей, настроенных на частоту

680087

5 второй гармоники, размещены на расстоянии /> длины рабочей волны от начала н конца наклонного участка, а ряд поперечных щелей, настроенных на частоту третьей гармоники, — на расстоянии / 4 длины рабочей волны от конца наклонного участка, при этом на широких стенках отрезка прямоугольного волновода в местах

6 выполнения рядов поперечных щелей установлены дополнительно введенные объемныс резонаторы.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Заявка № 2372374/09, кл. Н 01Е 1/20, 1976, по которой принято решение о выдаче авторс :ого свидетельства.