ДИПЛЕКСЕР
DIPLEXER

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для создания частотно-разделительных устройств на основе открытых дисковых диэлектрических резонаторов преимущественно в сантиметровом диапазоне длин волн.
Известны диплексеры (см. Диэлектрические резонаторы в микроэлектронике СВЧ / Ю.М.Безбородов, Л.Г.Гассанов, А.А.Липатов и др. - Обзоры по Электронной технике, Серия 1 «Электроника СВЧ», вып.4 (786), ЦНИИ «Электроника» МЭИ СССР, 1981, 82 с., с.53-56), которые содержат два отрезка волновода, запредельные в рабочем диапазоне частот диплексера, в которых выполнены полосно-пропускающие фильтры на диэлектрических резонаторах, Y-циркулятор, к двум из трех выводов которого подключены входы полосно-пропускающих фильтров, а третий вывод которого и выходы полосно-пропускающих фильтров образуют выходные разъемы устройства.
Недостатком таких диплексеров является наличие дополнительных потерь в полосе пропускания, вносимых Y-циркулятором.
1
2
1
2
1
2
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является диплексер, имеющий два полосовых частотных фильтра, каждый из них образован полым цилиндрическим металлическим экраном, запредельным в рабочей полосе частот фильтра, в которых установлены соответственно n и m открытых диэлектрических резонаторов с держателями, где n и m - целые числа не меньше двух, три отрезка линий связи с выходными линиями (см. Диэлектрические резонаторы в микроэлектронике СВЧ / Ю.М.Безбородов, Л.Г.Гассанов, А.А.Липатов и др. - Обзоры по электронной технике, серия 1 «Электроника СВЧ», вып.4 (786) ЦНИИ «Электроника» МЭП СССР, 1981, с.54, рис.43). В диплексере сигнал с частотами f и f поступает на входной коаксиал и с помощью штыря возбуждает входные диэлектрические резонаторы полосно-пропускающих фильтров на частоты f и f, каждый из которых выполнен в отрезке запредельного волновода прямоугольного сечения на базе планарно размещенных вдоль продольной оси диэлектрических резонаторов, а с крайних резонаторов полосно-пропускающих фильтров сигналы с частотами f и f соответственно через штыри связи поступают в выходные линии.
Недостаток таких технических решений определяется низкой избирательностью полосно-пропускающих фильтров относительно частот соседних каналов при высоком уровне потерь в полосе пропускания, что связано с недостаточной электромагнитной связью штыря возбуждения и входными резонаторами.
Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение потерь в полосах пропускания частотных каналов диплексера, уменьшение паразитных полос пропускания, увеличение развязки между полосами пропускания частотных каналов диплексера.
Решение этой задачи достигается тем, что в известном диплексере, содержащем первый и второй полосовые частотные фильтры, образованные каждый полым цилиндрическим металлическим экраном, запредельным в рабочей полосе частот фильтра, в которых установлены соответственно n и m открытых диэлектрических резонаторов с держателями, где n и m - целые числа не меньше двух, первый, второй и третий отрезки линий связи с выходными линиями, каждый из отрезков линий связи выполнен в виде отрезка полого прямоугольного волновода с волноводным фланцем на одном из концов и плоской короткозамыкающей стенкой на другом, полый цилиндрический металлический экран первого полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками первого и второго отрезков полого прямоугольного волновода вне них, другой полый цилиндрический металлический экран второго полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками второго и третьего отрезков полого прямоугольного волновода вне них, в стенках отрезков полых прямоугольных волноводов в местах присоединения полых цилиндрических металлических экранов выполнены отверстия с размерами, меньшими или равными поперечным размерам каждой из соответствующих полостей полых цилиндрических металлических экранов, а крайние из n и m открытых диэлектрических резонаторов, которые установлены в полых цилиндрических металлических экранах, размещены выступающими в отверстия в стенках отрезков полого прямоугольного волновода внутрь полостей отрезков полого прямоугольного волновода.
Кроме того, полые цилиндрические металлические экраны первого и второго полосовых частотных фильтров размещены на противоположных стенках второго отрезка полого прямоугольного волновода, а все центры отверстий удалены от плоскостей соответствующих короткозамыкающих стенок на расстояния, кратные половинам длин волн центральных частот соответственно первого и второго полосовых частотных фильтров.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен диплексер на диэлектрических резонаторах.
Диплексер, содержит два полосовых частотных фильтра, образованных каждый полым цилиндрическим металлическими экранами 1 и 2, запредельными в рабочей полосе частот фильтров, в которых установлены соответственно n и m открытых диэлектрических резонаторов 3 и 4 с держателями, где n и m - целые числа не меньше двух. Первый 5, второй 6 и третий 7 отрезки полого прямоугольного волновода каждый с волноводным фланцем 8 на одном из концов и плоской короткозамыкающей стенкой 9 на другом. Полый цилиндрический металлический экран 1 одного полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками первого 5 и второго 6 отрезков полого прямоугольного волновода вне них, другой полый цилиндрический металлический экран 2 другого полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками второго 6 и третьего 7 отрезками полого прямоугольного волновода вне них, в стенках отрезков полых прямоугольных волноводов 5, 6 и 7 в местах присоединения полых цилиндрических металлических экранов 1 и 2 выполнены отверстия 10 с размерами, меньшими или равными поперечным размерам каждой из соответствующих полостей полых цилиндрических металлических экранов 1 и 2, а крайние открытые диэлектрические резонаторы 11 и 12 из n и m открытых диэлектрических резонаторов 3 и 4, которые установлены в полых цилиндрических металлических экранах 1 и 2, размещены выступающими в отверстия 10 в стенках отрезков полого прямоугольного волновода 5, 6 и 7 внутрь полостей отрезков полого прямоугольного волновода 5, 6 и 7.
Диплексер работает следующим образом.
Волноводные фланцы 8 подключаются к линиям передачи СВЧ цепи. При наличии многочастотной электромагнитной волны в линии, подключенной к волноводному фланцу 8 отрезка 6 полого прямоугольного волновода, крайние открытые диэлектрические резонаторы 11 первого полосового частотного фильтра и 12 второго полосового частотного фильтра возбуждают электромагнитные колебания на резонансных частотах соответствующих резонаторов 3 и 4. Резонаторы 3 и 4 передают электромагнитную энергию на соответствующих частотах через крайние открытые диэлектрические резонаторы 11 и 12, размещенные в отверстиях 10 соответственно в отрезках 5 и 7 полого прямоугольного волновода.
Резонансные частоты открытых диэлектрических резонаторов 3 и 4 корректируются изменением их размеров. Настройка связи между открытыми диэлектрическими резонаторами 3 и 4 осуществляется изменением расстояния между ними. Регулировка необходимой связи крайних открытых диэлектрических резонаторов 11 и 12 с линиями передачи СВЧ цепи достигается перемещением крайних открытых диэлектрических резонаторов 11 и 12 в отверстиях 10 в стенках отрезков полого прямоугольного волновода 5, 6, 7.
Размещение полых цилиндрических металлических экранов 1 и 2 первого и второго полосовых частотных фильтров на противоположных стенках второго отрезка полого прямоугольного волновода 6 при удалении центров всех отверстий 10 от плоскостей соответствующих короткозамыкающих стенок 8 на расстояния кратные половинам длин волн центральных частот соответственно первого и второго полосовых частотных фильтров позволяет увеличить развязку частотных каналов диплексера и одновременно увеличить электромагнитную связь крайних открытых диэлектрических резонаторов 11 и 12 соответственно первого и второго полосовых частотных фильтров с линиями передачи СВЧ цепи и тем добиться уменьшения прямых потерь в полосах пропускания частотных каналов диплексера.
Использование изобретения позволяет создать в диапазоне частот 10-18 ГГц диплексеры на диэлектрических резонаторах с многозвенными полосно-пропускающими фильтрами с параметрами: полосы пропускания первого и второго фильтров ~ 1…5%, потери в полосе не хуже 1,5…2 дБ, уровень затухания в полосе частот соседнего канала более - 80 дБ, применимые в трактах с мощностью до 100 Вт.