ВОЛНОВОДНЫЙ ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИЙ ФИЛЬТР С ПРОТЯЖЕННОЙ И ГЛУБОКОЙ ПОЛОСОЙ ЗАГРАЖДЕНИЯ

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот и предназначена для частотной селекции сигналов.
Известна конструкция полосно-пропускающего фильтра на сосредоточенных элементах [Morgan, М.А., Groves, W.M., Boyd, Т.А. Reflectionless Filter Topologies Supporting Arbitrary Low-Pass Ladder Prototypes // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 2019, Vol. 66, №2, pp. 594-604.], образованная соединением индуктивностей и емкостей.
Недостатками такого фильтра является невозможность его реализации в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн из-за наличия большого числа паразитных резонансов.
Известна конструкция волноводного полосно-пропускающего фильтра на индуктивных диафрагмах [Somsak Akatimagool and Sarun Choocadee The Development of Efficient CWFD Simulation Tools for Waveguide Band-pass Filter Design // 2011 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS) December 7-9, 2011 pp. 401-403], состоящего из прямоугольного металлического волновода и металлических перегородок, ортогональных его оси. Участки прямоугольного волновода, ограниченные с двух сторон перегородками, являются объемными резонаторами, которые взаимодействуют друг с другом посредством вертикальных щелей, выполненных в перегородках. Данный фильтр, по сравнению с первым аналогом, может быть реализован в миллиметровом и даже субмиллиметровом диапазоне длин волн.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является волноводный полосно-пропускающий фильтр с протяженной и глубокой полосой заграждения, представленный прямоугольным металлическим волноводом, содержащим металлические индуктивные штыри, замкнутые концами на широкие стенки, и металлические диафрагмы со щелью [CHEN, T.-S. Waveguide Resonant-iris Filters with very Wide Passband and Stopbands// International Journal of Electronics, 1966, 21(5), pp. 401-424].
Недостатками указанных выше технических решений являются сравнительно большие размеры и небольшая протяженность полосы заграждения.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение размеров и увеличение протяженности высокочастотной полосы заграждения волноводного полосно-пропускающего фильтра.
Указанный технический результат достигается тем, что в волноводном полосно-пропускающем фильтре с протяженной и глубокой полосой заграждения, представленным прямоугольным металлическим волноводом, содержащем металлические диафрагмы со щелью, новым является то, что между смежными металлическими диафрагмами расположено по металлическому стержню, замкнутому одним концом на широкую стенку волновода.
Отличие заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключается в том, что между смежными металлическими диафрагмами расположено по металлическому стержню, замкнутому одним концом на широкую стенку волновода.
Таким образом, перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется с помощью следующих графических материалов. На Фиг. 1 представлена конструкция заявляемого волноводного фильтра четвертого порядка. На Фиг. 2 приведена рассчитанная в программе электродинамического моделирования частотная зависимость вносимых 5*21 (сплошная линия) и обратных потерь 5*11 (точки) заявляемого фильтра
Заявляемый волноводный полосно-пропуекающий фильтр (Фиг. 1) содержит прямоугольный металлический волновод 1 (верхняя широкая стенка для наглядности не показана), в котором расположены металлические диафрагмы 2, в которых выполнена щель. Между смежными металлическими диафрагмами расположено по металлическому стержню 3, замкнутому одним концом на широкую стенку волновода и разомкнутому с другого конца. Вход и выход волноводного фильтра подключены к высокочастотному волноводному тракту через элементы согласования 4.
Заявляемый фильтр работает следующим образом. Вход и выход фильтра подключаются к внешнему тракту через элементы согласования как показано на Фиг. 1. Сигналы, частоты которых попадают в полосу пропускания, проходят на выход фильтра с минимальными потерями, в то время как на частотах вне полосы пропускания происходит отражение сигналов от входа устройства.
Как известно, одним из главных недостатков волноводных полосно-пропускающих фильтров традиционных конструкций является относительно неширокая и неглубокая высокочастотная полоса заграждения, что связано с близостью паразитных резонансов к рабочей полосе пропускания. Большая протяженность и глубина высокочастотной полосы заграждения заявляемого волноводного фильтра, по сравнению с фильтром-прототипом, достигается благодаря наличию металлических стержней, расположенных между смежными диафрагмами, и имеющих, например, форму цилиндра. Эти стержни значительно увеличивают эквивалентную индуктивность и емкость каждого резонатора, что приводит к уменьшению размеров резонаторов на фиксированной частоте. Кроме того, наличие стержней приводит к разрежению спектра собственных частот резонаторов в фильтре заявляемой конструкции, что приводит к расширению высокочастотной полосы заграждения и увеличению уровня подавления в ней.
21
11
На Фиг. 2 приведена рассчитанная в программе электродинамического моделирования частотная зависимость вносимых S (сплошная линия) и обратных потерь S (точки) заявляемого фильтра Фильтр имеет центральную частоту полосы пропускания  при относительной ширине полосы пропускания  измеренной по уровню - 1дБ.
Из представленной зависимости видно, что заявляемый фильтр имеет более широкую и глубокую полосу заграждения (протяженность  по уровню -100 дБ) по сравнению с фильтром прототипом (протяженность  по уровню -55 дБ). Длина фильтра-прототипа (пересчитанная на центральную частоту полосы пропускания заявляемого фильтра ) составляет 71,3 мм, в то время как у заявляемого фильтра длина составляет всего 19,6, мм, т.е. в 3,6 раз меньше. Все вышеперечисленное подтверждает заявляемый технический результат.
Таким образом, заявляемая конструкция волноводного полосно-пропускающего фильтра позволяет реализовывать на ее основе миниатюрные частотно-селективные устройства, имеющие протяженную высокочастотную полосу заграждения с большим уровнем затухания.