СВЧ ФИЛЬТР

Предлагаемая полезная модель относится к технике СВЧ и может использоваться в различных радиотехнических системах, например, во входных СВЧ трактах приемников РЛС.
Известен волноводный перестраиваемый фильтр (В.И. Вольман, Ю.В. Пименов, Техническая электродинамика, Связь, М., 1971 г., стр. 383). Он состоит из волноводного резонатора, у которого одна из коротко замыкающих металлических пластин выполняется в виде подвижного поршня. По мере движения поршня длина резонатора изменяется, что влечет за собой изменение его длины и соответственно изменение резонансной частоты настройки. Такой фильтр может иметь достаточно узкую полосу пропускания и значительное подавление сигнала в полосе запирания. Однако он имеет сложный и громоздкий механизм управления, низкую виброустойчивость вследствие наличия подвижных деталей, большее время переключения с одной частоты на другую, что делает невозможным использование его во многих системах.
Известен ферритовый перестраиваемый фильтр (Дж.Р. Джонс, Дж.К. Качерис, К.А. Моррисон, "Магнитный метод настройки объемных резонаторов и широкополосной частотной модуляции клистронов", Сб. переводов под ред. А.Л. Микаэляна "Некоторые применения ферритов в антенно-волноводной технике", М., Сов. радио, 1958 г., стр. 162).
Он состоит из отрезка прямоугольного волновода, внутри которого вплотную к его узким стенкам установлены пластины из СВЧ феррита, и двух диафрагм с отверстиями, расположенными на входе и выходе фильтра. При подаче внешнего магнитного поля с изменяемой величиной, направленного вдоль ферритовых пластин, происходит изменение электрической длины волновода с ферритом и, соответственно, изменение резонансной частоты настройки СВЧ фильтра. Такой фильтр может быть выполнен с относительно малой полосой пропускания. Он не имеет движущихся частей, у него небольшие габариты, вес и время переключения частоты настройки. Однако для достижения высокой добротности фильтра необходимо увеличивать размер узкой стенки его волновода, что приводит к появлению в нем ортогональной волны за счет энергии основного сигнала. При изменении управляющего магнитного поля на отдельных частотах наблюдаются резонансы ортогональной волны, что значительно (на 2…3 дБ и более) уменьшает выходной сигнал фильтра на частоте настройки и резко искажает амплитудно-частотную характеристику фильтра.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является «СВЧ фильтр» (RU №142333 U1, опубл. 27.06.2014 г., МПК H01P 1/00). Он содержит прямоугольный волновод, две ферритовые пластины, установленные внутри прямоугольного волновода вплотную к его узким стенкам, две диафрагмы с отверстиями, расположенными на входе и выходе прямоугольного волновода, два магнитопровода с обмотками, каждый из которых установлен на широкой стенке снаружи прямоугольного волновода. Внутри волновода, длина которого равна половине длины волны в волноводе, между ферритовыми пластинами в плоскости, параллельной широкой стенке прямоугольного волновода и, проходящей через его ось, установлен поглотитель СВЧ сигнала.
Недостатком известного СВЧ фильтра является низкий коэффициент передачи.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в увеличении коэффициента передачи СВЧ фильтра.
Указанный результат достигается тем, что СВЧ фильтр содержит прямоугольный волновод, две ферритовые пластины, установленные внутри прямоугольного волновода вплотную к его узким стенкам, два поглотителя СВЧ сигнала, две диафрагмы с отверстиями, расположенными на входе и выходе прямоугольного волновода, два магнитопровода с обмотками, каждый из которых установлен на широкой стенке снаружи прямоугольного волновода.
Новым в предлагаемом СВЧ фильтре является введение внутри прямоугольного волновода еще двух ферритовых пластин, при этом каждая ферритовая пластина также устанавливается вплотную к узкой стенке прямоугольного волновода таким образом, что плоскость стыка каждой пары ферритовых пластин, расположенных на каждой из двух узких стенок прямоугольного волновода, параллельна его широкой стенке и проходит через его продольную ось, а в этих стыках устанавливаются поглотители СВЧ сигнала.
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.
На фиг. представлен вариант конструкции СВЧ фильтра.
СВЧ фильтр состоит из прямоугольного волновода 1, четырех ферритовых пластин 2, 3, 4, 5, двух диафрагм с отверстиями 6 и 7, двух магнитопроводов с обмотками 8 и 9, двух поглотителей СВЧ сигнала 10 и 11, например плоских.
р
р
СВЧ фильтр работает следующим образом. На его вход подается СВЧ сигнал с частотой f, а в обмотке на магнитопроводах 8 и 9 постоянный ток с изменяемой величиной. Длина волновода СВЧ фильтра равна половине длины волны в волноводе при токе в обмотках равном нулю. В этом случае СВЧ магнитная проницаемость ферритовых пластин 2, 3, 4, 5 равна 1, а резонансная частота СВЧ фильтра имеет минимальное значение в диапазоне перестройки частоты. С ростом тока µ уменьшается, а резонансная частота f СВЧ сигнала вырастает до такой величины, при которой произведение µf остается постоянной величиной. Электрическая длина волны в волноводе СВЧ фильтра при этом продолжает быть равной половине длины волны в волноводе резонирующего сигнала, но уже с увеличенной частотой. В результате на выходе СВЧ фильтра образуется максимальный сигнал, а при отстройке от резонансной частоты выходной сигнал будет уменьшаться в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой параллельного контура.
Вследствие наличия поглотителей СВЧ сигнала 10 и 11, расположенных в стыках между ферритовыми пластинами 2 и 3, 4 и 5 в горизонтальной плоскости, проходящей через ось прямоугольного волновода 1, ортогональная СВЧ волна будет подавляться, т.к. в этой плоскости находится максимум ее электрического вектора, это полностью устраняет резонанс ортогональной волны в связи, с чем потери основной волны, создаваемые за счет резонанса ортогональной волны, будут отсутствовать.