СЕЛЕКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемая полезная модель относится к частотно-избирательным устройствам волноводного типа, в частности к устройствам, пропускающим через волноводный тракт либо весь частотный спектр сигналов, поступивших на вход тракта, либо одну или несколько узкополосных частей спектра сигналов и исключающим прохождение помехи за пределами полосы пропускания, т.е. является селективным устройством. Предлагаемое устройство может найти применение в приемных системах СВЧ диапазона, а также в измерительной технике.
Известен СВЧ-фильтр (патент РФ №2040080, МПК: H01P 1/207, заявка №4948050 от 24.06.91 г.), содержащий отрезок запредельного тракта с диэлектрическими вкладышами резонансных размеров. В ряде радиоприемных систем необходимо обеспечить прием сигналов на нескольких частотах, при этом количество используемых частот может изменяться. Для обеспечения высокой помехоустойчивости необходимо делать полосу пропускания приемной системы максимально узкой. Недостатком упомянутого фильтра является невозможность уменьшения ширины полосы пропускания и невозможность перестройки средней частоты фильтра при изменении частоты принимаемого сигнала.
Известен перестраиваемый фильтр СВЧ (авторское свидетельство СССР №283438, МПК: Н03h 7/10, заявка №1302323/26-9 от 10.11.1969 г.), содержащий два волновода, соединенных через торец общего резонатора с помощью специальных элементов связи для обеспечения широкополосности фильтра. Недостатком этого фильтра, созданного для разделения СВЧ мощности в широкой полосе, является его широкополосность, что исключает возможность использования фильтра для выделения узкой полосы сигнала и подавления помех, а также невозможность перестройки средней частоты фильтра.
Известен направленный фильтр СВЧ (авторское свидетельство СССР №1100663, МПК Н01Р 1/215, заявка №3567073/18-09 от 18.03.83 г.), содержащий два основных волновода и два перпендикулярных им волновода связи с ферритовыми вкладышами и перестраиваемыми катушками подмагничивания. Недостатками этого фильтра являются его широкополосность и большие потери сигнала из-за наличия феррита внутри волноводов.
Известен фильтр СВЧ (авторское свидетельство СССР №1679570, МПК: Н01Р 1/20, заявка №449884/09 от 25.10.1988 г.), содержащий резонатор на многопроводной линии, расположенной на обеих сторонах диэлектрического основания, и с элементом перестройки, расположенном между соседними полосками. Недостатками этого фильтра являются большие потери сигнала, широкая полоса пропускания, невозможность пропускания одновременно нескольких частот, недостаточная селективность из-за низкой добротности микрополосковых линий, а также невозможность передачи сигнала, минуя фильтрующую структуру.
Наиболее близким из известных устройств (прототипом) является селективное устройство (см. статью Соскова Ю.А. и др., «Входное устройство приемной системы с управляемым селектирующим устройством», Труды VI международной конференции «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, 2000 г, т.3, сс.1755-1759). Данное устройство содержит первый и второй волноводы прямоугольного поперечного сечения с неподвижно установленными между ними восемью резонаторами. В каждом резонаторе выполнено по два отверстия связи таким образом, что первое отверстие связи соединяет резонатор с первым волноводом, а второе - со вторым волноводом. На концах первого и второго волноводов установлены короткозамыкающие стенки. Для получения максимального коэффициента передачи сигнала оси отверстий связи расположены на расстояниях, равном нечетному числу четвертей длины волны соответствующего резонатора от короткозамыкающих стенок первого и второго волноводов. В отверстиях связи установлены электрически управляемые диоды. Это селективное устройство имеет хорошие параметры по селекции, но обладает потерями 2,5-3 дБ, поэтому при использовании этого устройства, например, в приемной системе при установке его до малошумящего усилителя (МШУ) значительно ухудшается чувствительность приемной системы.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели, является создание селективного устройства, обеспечивающего малые потери сигнала и возможность адаптации его селективных характеристик к работе при наличии помех за счет изменения средней частоты и полосы пропускания.
Кроме того, данное селективное устройство расширяет арсенал известных технических средств аналогичного назначения.
Технический результат достигается за счет того, что в известное селективное устройство, содержащее первый и второй волноводы прямоугольного поперечного сечения с неподвижно установленными между ними N резонаторами, где N≥1, при этом в каждом резонаторе выполнено по два отверстия связи таким образом, что первое отверстие связи соединяет резонатор с первым волноводом, а второе - со вторым волноводом, на входе которого установлена короткозамыкающая стенка, причем оси вторых отверстий связи расположены на расстоянии, равном нечетному числу четвертей длины волны соответствующего резонатора от короткозамыкающей стенки, а в отверстиях связи установлены электрически управляемые диоды, дополнительно введен волноводный коммутатор, состоящий из волноводного тройника, промежуточного волновода и двух переключателей, при этом первый переключатель установлен в месте соединения первого входа тройника с выходом первого волновода, а второй переключатель - в месте соединения второго входа тройника с выходом промежуточного волновода, вход которого соединен с выходом второго волновода, причем оси первых отверстий связи расположены на расстоянии, равном нечетному числу четвертей длины волны соответствующего резонатора от выходного конца первого волновода, а выход тройника является выходом устройства.
Каждый переключатель выполнен в виде металлической пластины с отверстием связи, в котором установлен электрически управляемый диод. Промежуточный волновод выполнен изогнутым.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг.1 представлено конструктивное выполнение селективного устройства;
на фиг.2 представлена эквивалентная электрическая схема селективного устройства.
Предлагаемое селективное устройство (см. фиг.1 и 2) содержит первый волновод 1 и второй волновод 2, имеющие прямоугольное поперечное сечение, N резона-торов 3 (на фиг.1 и 2 изображены первый и последний из числа возможных резонаторов) и волноводный коммутатор, состоящий из волноводного тройника 4, промежуточного волновода 5 и двух переключателей 6 и 7. Резонаторы 3 неподвижно установлены между волноводами 1 и 2. В каждом резонаторе 3 выполнено по два отверстия связи: первое отверстие 8 и второе отверстие 9. Первое отверстие связи 8 соединяет резонатор 3 с первым волноводом 1, а второе отверстие связи 9 - со вторым волноводом 2, на входе которого установлена короткозамыкающая стенка 10. В отверстиях связи 8 и 9 установлены электрически управляемые диоды 11. Первый переключатель 6 установлен в месте соединения первого входа тройника 4 с выходом первого волновода 1, а второй переключатель 7 - в месте соединения второго входа тройника 4 с выходом промежуточного волновода 5, вход которого соединен с выходом второго волновода 2. Оси первых отверстий связи 8 расположены на расстоянии, равном нечетному числу четвертей длины волны соответствующего резонатора 3 от выходного конца первого волновода 1. Оси вторых отверстий связи 9 расположены на расстоянии, равном нечетному числу четвертей длины волны соответствующего резонатора 3 от короткозамыкающей стенки 10. Выход тройника 4 является выходом селективного устройства. Каждый переключатель 6 и 7 выполнен в виде металлической пластины с отверстием связи, в котором установлен электрически управляемый диод. Промежуточный волновод 5 выполнен изогнутым.
Селективное устройство работает следующим образом. При отсутствии помех управляющий ток подается на электрически управляемые диоды 11 всех резонаторов 3 и диод переключателя 7. При прохождении управляющего тока через диоды 11 их сопротивление близко к нулю, поэтому отверстия связи 8 и 9 всех резонаторов 3 закорочены и ответвление СВЧ мощности сигнала из волновода 1 в резонаторы 3 и далее во второй волновод 2 отсутствует. В этом случае сигнал практически без потерь и без изменения частотного спектра проходит по волноводу 1 и через открытый переключатель 6 поступает на вход тройника 4, при этом переключатель закрыт 7 и сигнал через второй вход тройника 4 в промежуточный волновод 5 не поступает, поэтому он без потерь проходит через выходной волновод тройника 4, являющийся одновременно и выходом селективного устройства. Селективное устройство в этом режиме работы (широкополосный режим) имеет небольшие потери сигнала, определяемые потерями в открытом переключателе 6.
При наличии помех ток управления снимается с диода переключателя 7 и подается на диод переключателя 6, в этом случае второй вход тройника 4 посредством переключателя 7 через волновод 5 подключается к выходу второго волновода 2, а выход первого волновода 1 посредством переключателя 6 закорачивается, поэтому мощность из волновода 1 в тройник 4 не поступает. При этом (также как и в прототипе) в первом волноводе 1 и во втором волноводе 2 в местах расположения отверстий связи 8 и 9 резонаторов 3 на частоте соответствующего резонатора создается режим максимальной напряженности электромагнитного поля в отверстиях связи. Снимая управляющий ток с диодов 11, расположенных в отверстиях связи 8 и 9 одного выбранного резонатора 3 (или нескольких), можно пропускать из первого волновода 1 во второй волновод 2 только спектр частот, определяемый полосой пропускания этого открытого резонатора (или нескольких). Помехи на частотах, лежащих за пределами полосы пропускания открытого резонатора, в волновод 2 проходить не будут. Прошедший в волновод 2 через открытый резонатор сигнал далее через волновод 5 и открытый переключатель 7 поступает на второй вход тройника 4, при этом переключатель 6 находится в закрытом состоянии, следовательно, сигнал через первый вход тройника 4 в волновод 1 не поступает и проходит через выходной волновод тройника 4. Селективное устройство в этом случае работает в узкополосном режиме.
Резонаторы селективного устройства могут быть настроены как на разные средние частоты, так и на разные полосы пропускания. Таким образом данное селективного устройство для обеспечения требуемой помехоустойчивости приемной системы может изменять избирательные свойства в широких пределах.
Данное селективное устройство в узкополосном режиме работы имеет потери 2,5-3 дБ и менее 1 дБ - в широкополосном режиме, поэтому оно может быть установлено перед МШУ и, таким образом обеспечит высокую чувствительность в отсутствии помех и защиту от помех МШУ и приемной системы. Селективное устройство может быть также использовано в измерительной технике.
Заявленное селективное устройство может быть технически реализовано по известным правилам из стандартных компонентов, выпускаемых промышленностью.