СТЕРЖНЕВОЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности, к частотно-избирательным устройствам и может быть использовано в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, телевидении, в измерительной технике.
При разработке устройств СВЧ возникает задача создания СВЧ-фильтра на большой уровень рабочей мощности, с хорошим согласованием, малым уровнем затухания «полезного» ВЧ сигнала,
Так, в отдаленном аналоге заявляемой полезной модели, содержащем корпус и установленные внутри него стержневые резонаторы и заземленные перегородки, параллельные осям стержневых резонаторов, причем стержневые резонаторы расположены в шахматном порядке в два ряда, смещены в разные стороны относительно продольной оси корпуса, а заземленные перегородки размещены между соседними стержневыми резонаторами каждого ряда напротив стержневых резонаторов другого ряда (авт. св. СССР №633102, Н01Р 1/20, 1978), обеспечиваются малые габариты и большая крутизна скатов.
Однако, указанное устройство имеет большой уровень затухания «полезного» ВЧ сигнала и плохое согласование в рабочей полосе частот. Это связано с тем, что в данном устройстве отсутствуют настроечные (регулировочные) элементы. Настроечные элементы необходимы для того, чтобы устранить разницу краевых емкостей разомкнутых концов стержневых резонаторов возникающую как в результате неточности изготовления фильтра, так и в результате неточности расчета элементов фильтра.
Кроме того, указанное устройство не может применяться при работе с ВЧ сигналами мощности высокого уровня, так как возникает опасность электрического пробоя между составными частями фильтра, тем более при уменьшенных габаритах.
Более близким аналогом, выбранным в качестве прототипа в связи с сходством выполняемой технической задачи, является фильтр (Д.Л.Матей, Л.Янг, Е.М.Т.Джонс Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи, т2, пер. с английского, изд. «Связь» М. 1972.), содержащий корпус и установленные внутри него стержневые резонаторы и настроечные винты, имеющие гальванический контакт с корпусом и установленные напротив торцов стержневых резонаторов. Настроечные винты, установленные напротив торцов стержневых резонаторов, позволяют изменять расстояние между торцами стержневых резонаторов и торцами настроечных винтов. Изменение расстояния позволяет устранить разницу краевых емкостей разомкнутых концов стержневых резонаторов возникающие как в результате неточности изготовления фильтра, так и в результате неточности расчета, и тем самым улучшить согласование и уменьшить уровень затухания «полезного» ВЧ сигнала. Однако, этому устройству присущи следующие недостатки:
- малый уровень рабочей мощности, так как расстояние между поверхностями стержневых резонаторов и настроечных винтов мало. Как показывает опыт, расстояние может составлять доли миллиметров, следовательно, возникает опасность электрического пробоя между стержневыми резонаторами и настроечными винтами, что и приводит к ограничению рабочей мощности;
- сложность настройки, вызванная малым диапазоном значений допустимой краевой емкости и, следовательно, малым диапазоном изменения расстояния между стержневыми резонаторами и настроечными винтами.
Технический результат предлагаемого технического решения - увеличение уровня рабочей мощности и упрощение процесса настройки без ухудшения согласования и увеличения уровня затухания «полезного» ВЧ сигнала
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтр, содержащий корпус, с размещенными внутри него стержневыми резонаторами, настроечными винтами, имеющими гальванический контакт с корпусом между стержневыми резонаторами и настроечными винтами, установлены диэлектрические втулки.
Дополнительный технический результат - упрощение процесса настройки - достигается за счет выполнения в стержневом резонаторе углубления, а установленная между стержневым резонатором и настроечным винтом диэлектрическая втулка, выполнена таким образом, что наружная часть ее входит в углубление стержневого резонатора, а во внутреннюю часть - входит настроечный винт.
На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого устройства, заявляемого по п.1 формулы;
На фиг.2 показан чертеж (разрез стержневого резонатора, диэлектрической втулки и настроечного винта) предлагаемого устройства, заявляемого по п.2 формулы.
Стержневой фильтр (см. фиг.1) содержит корпус 1, стержневые резонаторы 2 и настроечные винты 3, имеющие гальванический контакт с корпусом 1, диэлектрические втулки 4, которые могут быть установлены как на стержневые резонаторы 2, так и на настроечные винты 3 (на фиг.1 показано одно из возможных положения установки диэлектрических втулок 4).
В стержневом резонаторе 2 (см. фиг.2) выполнено углубление, между стержневым резонатором 2 и настроечным винтом 3 установлена диэлектрическая втулка 4, наружная часть которой входит в углубление стержневого резонатора 2, а во внутреннею ее часть входит настроечный винт 3.
Стержневой фильтр работает следующим образом.
При настройке фильтра, изменением расстояния между поверхностями стержневых резонаторов 2 и настроечных винтов 3 изменяются краевые емкости стержневых резонаторов 2. Это позволяет тем самым минимизировать уровень затухания «полезного» ВЧ сигнала и улучшить согласование в рабочей полосе частот. Диэлектрические втулки 4 служат дополнительным изолятором, увеличивая максимально допустимое рабочее напряжение, возникающее между стержневыми резонаторами 3 и настроечными винтами 4, которые имеют гальванический контакт с корпусом 1, и тем самым увеличивается уровень рабочей мощности устройства.
Использование диэлектрической втулки 4, установленной между стержневым резонатором 2 и настроечным винтом 3, наружная часть которой входит в углубление стержневого резонатора 2, а во внутреннею входит настроечный винт 3 (см. фиг.2) позволяет более плавно и в более широких пределах изменять краевую емкость разомкнутого конца стержневого резонатора 2. Изменение краевой емкости происходит при этом не только за счет изменения расстояния между торцом стержневого резонатора 2 и торцом настроечного винта 3, но и за счет изменения площади поверхностей, определяющих краевую емкость, образованных торцевыми поверхностями стержневого резонатора 2 и настроечного винта 3, и их боковыми поверхностями. Кроме того, использование диэлектрической втулки такой конфигурации позволит устранить несоосность между стержневым резонатором и настроечным винтом и обеспечивает более надежную фиксацию положения настроечного винта.
На дату подачи заявки изготовлен макет стержневого фильтра. Диэлектрические втулки изготовлены из фторопласта. Толщина втулки много меньше длины волны (примерно 0.025λ), толщина фторопластовых стенок втулки составляет 0,7 мм. Проведенные испытания показали, что рабочая мощность возросла не менее чем в 5 раз, при этом уровень затухания «полезного» ВЧ сигнала и согласование в рабочей полосе частот не ухудшились по сравнению с базовой моделью, (фильтром без диэлектрических втулок) улучшилась также фиксация положения настроечного винта.