ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к технике СВЧ и предназначено для создания полосно-пропускающих фильтров на основе открытых дисковых диэлектрических резонаторов преимущественно в сантиметровом диапазонах длин волн.
Известны полосно-пропускающие фильтры с планарным размещением открытых дисковых диэлектрических резонаторов (см. Диэлектрические резонаторы / под ред. профессора М.Е.Ильченко. - М.: Радио и связь, 1989, 328 с., с.250, рис.10. 12), которые содержат отрезок волновода, выполняющего функцию экрана запредельного в рабочей полосе частот фильтра, и открытые дисковые диэлектрические резонаторы с низшим видом колебаний, число которых равно числу звеньев фильтра и каждый из которых установлен планарно в отрезке цилиндрического волновода и удерживается в нем с помощью диэлектрической втулки. Каждый из концов экрана заканчивается присоединителем к трактам подводящих линий, например, металлической торцевой стенкой, перпендикулярной продольной оси экрана, на которых для связи с подводящими линиями установлены элементы связи, выполненные в виде проводников подключенных к центральным проводникам коаксиальных разъемов, установленных на торцевых стенках.
Однако такие фильтры имеют большие продольные размеры, определяемые расстоянием между диэлектрическими резонаторами, которые в свою очередь связаны с медленным затуханием внешних полей диэлектрических резонаторов, определяющих электромагнитную связь между ними.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели, является полосно-пропускающий фильтр, содержащий n - секций, где n - число резонансных звеньев, выполненных в виде полых металлических цилиндров с резьбами, расположенными на концах, соединенных между собой, зафиксированных контргайками и образующих внешний цилиндрический экран, и (n-2) открытых дисковых диэлектрических резонаторов, каждый из которых с помощью держателя установлен в полом металлическом цилиндре секции, причем плоские
поверхности дисковых диэлектрических резонаторов ориентированы в полых металлических цилиндрах секций параллельно продольной оси полых металлических цилиндров, держатель каждого открытого дискового диэлектрического резонатора выполнен в виде диэлектрической подставки, прикрепленной к внутренней поверхности полого металлического цилиндра, а оконечные секции экрана выполнены с металлическими торцевыми стенками, в каждой из оконечных секций экрана установлен элемент связи, например петлевой, к одному из концов элемента связи присоединен центральный проводник коаксиального разъема (см. патент на изобретение RU №2295806, МПК Н01P 1/20, опубл. 20.03.2007).
Недостатком таких фильтров является с их сложной конструкцией за счет наличия резьбовых соединений, что затрудняет их серийное производство.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является упрощение (пригодной для серийного производства) и уменьшение габаритов конструкции полосно-пропускающих фильтров на открытых дисковых диэлектрических резонаторах.
Решение этой задачи достигается тем, что известный полосно-пропускающий фильтр, содержащий полый цилиндрический металлический экран, на противоположных концах которого установлены присоединители, n открытых дисковых диэлектрических резонаторов с держателями, где n - целое число не меньше единицы, установленные в полом металлическом экране, и плоские поверхности открытых дисковых диэлектрических резонаторов расположены параллельно продольной оси металлического экрана, снабжен n диэлектрическими цилиндрами, n винтами настройки частоты и (n-1) винтами настройки связи, у открытых дисковых диэлектрических резонаторов оси расположены перпендикулярно продольной оси полого цилиндрического металлического экрана, причем соседние дисковые диэлектрические резонаторы установлены друг относительно друга так, что их оси расположены под углом от нуля до 45°, расстояния l между соседними открытыми дисковыми диэлектрическими резонаторами выбрано из условия 2d≤l≤4d, где d - диаметр открытого
дискового диэлектрического резонатора, держатель каждого открытого дискового диэлектрического резонатора выполнен в виде винта, установленного на резьбе в боковой стенке полого цилиндрического металлического экрана, к торцу винта внутри полого цилиндрического металлического экрана жестко присоединен один из торцов диэлектрического цилиндра, например, клеем, противоположный торец диэлектрического цилиндра жестко соединен с плоской поверхностью открытого дискового диэлектрического резонатора, например, клеем, винт настройки частоты ввернут в стенку полого цилиндрического металлического экрана соосно каждому открытому дисковому диэлектрическому резонатору, причем длина винта настройки частоты выбрана из условия не меньше толщины стенки и не больше половины диаметра полого цилиндрического металлического экрана, а на половине расстояния l между каждой парой открытых дисковых диэлектрических резонаторов в стенку полого цилиндрического металлического экрана ввернут винт настройки связи, ось которого перпендикулярна продольной оси полого цилиндрического металлического экрана и расположена под углом относительно осей соседних открытых дисковых диэлектрических резонаторов, равным половине угла между ними, присоединители выполнены в виде волноводных фланцев.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез полосно-пропускающего фильтра на диэлектрических резонаторах, на фиг.2 показано сечение А-А фильтра, фиг.3 показано сечение Б-Б, на фиг.4 показано сечение В-В, на фиг.5 показано сечение Г-Г, на фиг.6 показано сечение Д-Д, а на фиг 7 - сечение Е-Е фильтра. На фиг.8 представлен внешний вид семизвенного (n=7) полосно-пропускающего фильтра на диэлектрических резонаторах для Ku диапазона длин волн.
Полосно-пропускающий фильтр содержит полый цилиндрический металлический экран 1, на противоположных концах которого установлены присоединители 2, которые выполнены в виде волноводных фланцев, n открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3 с держателями, где n - целое число не меньше единицы, установленные в полом цилиндрическом металлическом
экране 1, и плоские поверхности открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3 расположены параллельно продольной оси полого цилиндрического металлического экрана 1. Число n открытых дисковых диэлектрических 3 резонаторов определяет число резонансных звеньев фильтра, формирующих его частотную характеристику. Сверху число n ограничено допустимым значением ослабления полезного сигнала в полосе пропускания фильтра. Обычно число резонансных звеньев фильтров на диэлектрических резонаторах не превышает 15, т.е. лежит в пределах от 1 до 15.
Полосно-пропускающий фильтр имеет n диэлектрических цилиндров 4, n винтов настройки частоты 5 и (n-1) винт настройки связи 6. У открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3 оси расположены перпендикулярно продольной оси полого цилиндрического металлического экрана 1, причем соседние дисковые диэлектрические резонаторы установлены друг относительно друга так, что их оси расположены под углом от нуля до 45°, расстояния l между соседними открытыми дисковыми диэлектрическими резонаторами выбрано из условия 2d≤l≤4d, где d - диаметр открытого дискового диэлектрического резонатора 3. Держатель каждого открытого дискового диэлектрического резонатора 3 выполнен в виде винта 7, установленного на резьбе в боковой стенке 8 полого цилиндрического металлического экрана 1. К торцу винта 7 внутри полого цилиндрического металлического экрана 1 жестко, например, клеем, присоединен один из торцов диэлектрического цилиндра 4, противоположный торец которого жестко, например, клеем соединен с плоской поверхностью открытого дискового диэлектрического резонатора 3. Винт настройки частоты 5 ввернут в стенку 8 полого цилиндрического металлического экрана 1 соосно каждому открытому дисковому диэлектрическому резонатору 3, причем длина винта настройки частоты 5 выбрана из условия не меньше толщины стенки 8 и не больше половины диаметра полого цилиндрического металлического экрана 1. На половине расстояния l между каждой парой открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3 в стенку 8 полого цилиндрического металлического экрана 1 ввернут винт настройки связи 6, ось которого перпендикулярна
продольной оси полого цилиндрического металлического экрана 1 и расположена под углом относительно осей соседних открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3, равным половине угла между ними.
Полосно-пропускающий фильтр работает следующим образом.
После подключения присоединителей 2 в цепь с распространяющейся СВЧ волной, крайние (ближайшие к волноводным фланцам 2) открытые дисковые диэлектрические резонаторы 3 обеспечивают ввод и вывод энергии в системе фильтр - линия передачи. Полый цилиндрический металлический экран 1, запредельный в рабочей полосе частот фильтра, исключает внеполосную передачу энергии между входом и выходом и обеспечивает электромагнитную связь открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3 между собой.
Выполнение держателей каждого открытого дискового диэлектрического резонатора 3 в виде винта 7, установленного на резьбе в боковой стенке 8 полого цилиндрического металлического экрана 1, жесткое присоединение к нему одного из торцов диэлектрического цилиндра 4, а противоположного торца диэлектрического цилиндра 4 к плоской поверхности открытого дискового диэлектрического резонатора 3, позволяет осуществлять необходимую первичную регулировку требуемой резонансной частоты резонансного звена, образуемого открытым дисковым диэлектрическим резонатором 3. Наличие винта настройки частоты 5, ввернутого в стенку 8 полого цилиндрического металлического экрана 1 соосно каждому открытому дисковому диэлектрическому резонатору 3, при его длине, выбранной из условия не меньше толщины стенки 8 и не больше половины диаметра полого цилиндрического металлического экрана 1, позволяет осуществить подстройку частоты резонансного звена при настройке фильтра на заданные параметры его амплитудно-частотной характеристики.
Расстояние l между открытыми диэлектрическими резонаторами 3 выбирается наименьшим из возможных, т.е. не менее 2d. Экспериментально установлено, что максимально допустимое расстояние l составляет 4d при расположении осей соседних открытых диэлектрических резонаторов 3 под углом от
нуля до 45°. Дополнительная регулировка необходимой взаимной связи между соседними открытыми диэлектрическими резонаторами 3 достигается применением винтов настройки связи 6. Экспериментально установлено, что максимальный эффект такой регулировки достигается, если винт настройки связи 6, ось которого перпендикулярна продольной оси полого цилиндрического металлического экрана 1 и расположена под углом относительно осей соседних открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3, равным половине угла между ними, ввернут в стенку 8 полого цилиндрического металлического экрана 1 на половине расстояния l между каждой парой открытых дисковых диэлектрических резонаторов 3.
Экспериментально установлено, что выполнение держателей каждого открытого дискового диэлектрического резонатора 3 в виде винта 7, установленного на резьбе в боковой стенке 8 полого цилиндрического металлического экрана 1, жесткое присоединение к нему одного из торцов диэлектрического цилиндра 4, а противоположного торца диэлектрического цилиндра 4 к плоской поверхности открытого дискового диэлектрического резонатора 3, осуществляемые с применением клея на эпоксидной основе, позволяет применять предложенный полосно-пропускающий фильтр на диэлектрических резонаторах 3 в трактах высокого (до 100 Вт) уровня мощности.
Использование полезной модели позволило создать в диапазоне частот 12-18 ГГц многозвенные полосно-пропускающие фильтры с открытыми дисковыми диэлектрическими резонаторами (полоса пропускания - до 3%, потери в полосе не хуже 2 дБ), предназначенные для работы в трактах с уровнем мощности до 100 Вт.