МАЛОГАБАРИТНЫЙ ПРОХОДНОЙ ФИЛЬТР

Заявляемая полезная модель относится к области электротехники и предназначена преимущественно для использования в многоконтактных малогабаритных электрических соединителях (разъемах) с малым расстоянием между контактами.
Известно большое количество разных типов проходных фильтров, предназначенных для прохода сигнальных и питающих проводов через экранирующие стенки электронных блоков (см., например, К.Джуринский. Миниатюрные помехоподавляющие фильтры для РЭА СВЧ. Электроника: наука, технология, бизнес, 2001, №3, с.24-30.
Однако габариты и частотные характеристики этих фильтров не позволяют использовать их в составе малогабаритных электрических соединителей.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому устройству является феррокерамический фильтр типа ФФК, выпускаемый 000 «Ферро-центр» (свидетельство о полезной модели №289, МПК 6 НО 3 Н 1/00, опубл. 15.03.95). Данный фильтр, выбранный в качестве прототипа, содержит керамический трубчатый конденсатор
с внешней заземляемой и двумя внутренними обкладками, внутри которого размещен набор ферритовых трубок, через отверстие которых пропущен центральный проводник, соединенный с внутренними обкладками конденсатора по его торцам методом пайки.
Эквивалентная схема такого фильтра представляет собой фильтр нижних частот третьего порядка, состоящий из двух емкостей по краям и одной индуктивности.
Указанный фильтр обеспечивает нужную полосу пропускания, нужную крутизну спада частотной характеристики и затухание в полосе заграждения.
Однако при монтаже таких фильтров в малогабаритных соединителях с малым расстоянием между контактами возможно замыкание между соседними фильтрами в местах соединения центрального проводника с внутренней обкладкой конденсатора, т.е. через торцы трубчатых конденсаторов. Введение заливки компаундом и дополнительное покрытие торцов фильтров изолирующим лаком не позволяет обеспечить гарантированную изоляцию поскольку при монтаже фильтра в соединитель происходит нагрев фильтра с последующим расплавлением припоя используемого при пайке центрального проводника к внутренней обкладке конденсатора.
Кроме того, пропускание по центральному проводнику такого фильтра тока сверх определенной величины приводит к существенному ухудшению частотной характеристики - резкому изменению затухания на определенной
частоте в пределах полосы заграждения. Это происходит из-за того, что феррит, который выполняет роль индуктивности фильтра, насыщается и практически теряет свою начальную магнитную проницаемость. При этом продолжает выполнять свою функцию только две емкости, соединенные через отрезок центрального проводника, имеющего без феррита малую индуктивность, которая с одной из емкостей образует последовательный колебательный контур с резонансной частотой, попадающей в полосу заграждения фильтра.
Задачей полезной модели является исключение возможности замыканий между фильтрами при малом расстоянии между ними и улучшение частотной характеристики при пропускании через фильтр тока сверх определенной критической величины.
Эта задача решается тем, что в проходной фильтр, содержащий трубчатый керамический конденсатор с внешней и внутренней обкладкой, внутри которого размещен набор ферритовых трубок, через которые проходит центральный проводник, ведена дополнительно металлическая диафрагма, разделяющая набор ферритовых трубок примерно на две равные части и соединяющая внутреннюю обкладку конденсатора с центральным проводником.
Технический результат полезной модели состоит в исключении возможности замыканий между центральными проводниками многоконтактного электрического соединителя, использующего предлагаемый фильтр, и улучшении
частотной характеристики при пропускании через фильтр тока сверх определенной критической величины.
Достижение указанного технического результата можно объяснить следующим образом. Эквивалентная схема предлагаемого фильтра представляет собой фильтр нижних частот третьего порядка, содержащий две индуктивности и одну емкость, т.е. частотная характеристика предлагаемого фильтра идентична частотной характеристике прототипа, поскольку оба фильтра одного и того же третьего порядка. Однако, предлагаемая схема построения позволяет убрать вовнутрь трубчатого конденсатора соединение внутренней обкладки конденсатора и центрального проводника, что обеспечивает исключение возможных замыканий между фильтрами. Практически, при такой конструкции, фильтры могут быть плотно прижаты друг к другу без опасности замыканий между ними.
Пропускание по такому фильтру тока сверх определенной величины не приводит к искажению частотной характеристики фильтра в полосе заграждения, поскольку в этом случае фильтр начинает работать как обычный проходной конденсатор с плавно падающей частотной характеристикой.
Полезную модель иллюстрируют: Фиг.1, на которой изображен предлагаемый фильтр, и фиг.2, на которой показано использование предлагаемого фильтра в составе многоконтактного электрического соединения.
Фильтр на Фиг.1 содержит центральный проводник 1, ферритовые трубки 2 и 3, конденсатор с внутренней обкладкой 4 и наружной обкладкой 6, керамику 5 и диафрагму 7.
На Фиг.2 показан фрагмент 8 многоконтактного соединителя с малым расстоянием (н) между контактами 9. Расстояние (к) между центральными токоведущими проводниками 1 фильтров практически не меньше, чем расстояние (а) между контактами 9 соединителя, поскольку у предлагаемого фильтра центральный проводник 1 не имеет электрического соединения с торцами 10 и 11 конденсатора фильтра. На Фиг.2 показана также заземляющая перемычка 12.
Предлагаемый фильтр работает следующим образом. Сигнал цифровой или аналоговый, поступает на вход фильтра (фильтр симметричный, поэтому вход и выход можно менять местами), при этом часть спектра, содержащая полезную информацию проходит через фильтр без затухания (это обычно какая-то часть спектра, начиная от 0 Гц до какой-то верхней частоты).
Частоты выше этой верхней частоты являются побочными, и их следует подавить. Фильтр рассчитывается таким образом, чтобы его частота среза соответствовала верхней частоте полезного сигнала и, следовательно, все частоты выше нее будут ослаблены, т.к. индуктивное сопротивление дросселя (набора ферритовых трубок) с ростом частоты увеличивается, а емкостное уменьшается.
Предлагаемый фильтр, в зависимости от величины емкости конденсатора и марки используемого феррита может иметь частоту среза на уровне - 3 дБ от 0,5 до 100 МГц. Например, при емкости 10000 пФ и использовании феррита марки 4000НМ частота среза на уровне - 3 дБ будет равна 0,5-0,8 МГц.
Габаритные размеры конкретного образца фильтра: длина фильтрующего элемента (без выступающих частей центрального проводника) - 12,5 мм, диаметр - 2,2-2,4 мм.
Изготовление предлагаемого фильтра предполагает использование известных материалов и технологических процессов, что свидетельствует о возможности промышленной реализации полезной модели. Дополнительным подтверждением этого является факт изготовления и испытания опытного образца.