Широкополосный волноводный фильтр для облучателя зеркальных антенн

<Тешетневс^ие чтения. 2016

По анализу геометрии лунки с целью предотвращения появления дефектов в слитке [2] представляется возможным корректировать параметры технологии литья слитков.

Выводы. Изучение структуры шлифа слитка, отлитого полунепрерывным способом из алюминиевого деформируемого сплава Д16, модифицированного нанопорошком нитрида титана ТЫ, позволило выявить геометрию лунки, анализ которой позволяет корректировать процесс литья слитка с целью предотвращения появления в нем дефектов.

Библиографические ссылки

1. Добаткин В. И. Слитки алюминиевых сплавов. Свердловск : Металлургиздат, 1960. 175 с.

2. Крушенко Г. Г., Падалка В. А., Рябинко А. В. и др. Атлас литейных дефектов слитков из алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов, отливаемых полунепрерывным способом // Цветная металлургия. 1998. № 11-12. С. 42.

3. Скребцов А. М., Дюдкин Д. А. Исследование процессов формирования непрерывнолитого слитка с помощью радиоактивных изотопов // 50 лет непрерывной разливки стали на Украине : сб. науч. трудов конф. Донецк : Ноулидж, 2010. С. 75-83.

4. Спиридонов Д. В., Шутов И. В., Верзилов А. П. Особенности применения огнеупоров при производстве и разливке рафинированной меди // Современные огнеупоры: ресурсосбережение и применение в металлургических технологиях : сб. науч. трудов. Донецк : Ноулидж, 2013. С. 113-121.

5. Хныкин А. В., Башлыков В. И. Разработка системы сканирования лунки слитка // Оптимизация режимов работы электротехнических систем : межвуз. сб. науч. трудов. Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2006. С. 106-110.

6. Тананаев И. В., Федоров В. Б., Малюкова Л. В. и др. Характерные особенности ультрадисперсных сред // ДАН СССР. 1985. Т. 283, № 6. С. 1364-1367.

References

1. Dobatkin V. I. Slitki alyuminievykh splavov. [Ingots of aluminum alloys]. Sverdlovsk : Metallurgizdat, 1960. 175 p.

2. Krushenko G. G., Padalka V. A., Ryabinko A. V. et al. [Atlas of casting defects in ingots of aluminium and wrought aluminium alloys, cast semi-continuous way] // Tsvetnaya metallurgiya. 1998. № 11-12. P. 42. (In Russ.).

3. Skrebtsov A. M., Dyudkin D. A. [The study of the formation of the continuous cast ingot with the aid of radioactive isotopes] // Sbornik nauchnykh trudov konferentsii «50 let nepreryvnoy razlivki stali na Ukraine» [Collection of scientific papers of the conference "50 years of continuous casting of steel in Ukraine"]. Donetsk : Noulidzh, 2010. P. 75-83. (In Russ.).

4. Spiridonov D. V., Shutov I. V., Verzilov A. P. [Features of application of the refractories in the production and casting of refined copper] // Sovremennye ogneupory: resursosberezhenie i primenenie v metallurgicheskikh tekhnologiyakh : sb. nauchnykh trudov. [Modern refractories: resource conservation and application of metallurgical technologies: Collection of scientific papers]. Donetsk : Noulidzh, 2013. P. 113-121. (In Russ.).

5. Khnykin A. V. [Development of a scanning system of the pool of the ingot] // Optimizatsiya rezhimov raboty elektrotekhnicheskikh sistem: mezhvuzovskiy sbornik nauchnykh trudov [Optimization of modes of electrical systems: interuniversity collection of scientific papers]. Krasnoyarsk : IPTs KGTU, 2006. P. 106-110. (In Russ.).

6. Tananaev I. V., Fedorov V. B., Malyukova L. V. et al. [Characteristic features of ultradispersed media] // DAN SSSR. 1985. T. 283, № 6. P. 1364-1367. (In Russ.).

© Крушенко Г. Г., Двирный Г. В., Голованова В. В., Цау К. К., 2016

УДК 621.37

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ВОЛНОВОДНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОБЛУЧАТЕЛЯ

ЗЕРКАЛЬНЫХ АНТЕНН

Ю. В. Крылов, А. Ю. Лапин

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: unker007@mail.ru

Показана возможность применения разработанного волноводного фильтра нижних частот в ортомодо-вом селекторе, который входит в состав частотно-поляризационного селектора облучателя зеркальных антенн. Конструкция фильтра состоит из набора диафрагм в области поперечного сечения фильтра, которые обеспечивают фильтрацию принимаемого сигнала. Показаны результаты моделирования данного фильтра.

Ключевые слова: волноводный фильтр, частотно-поляризационный селектор, облучатель зеркальной антенны.

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов

BROADBAND WAVEGUIDE FILTER OF FEED REFLECTOR ANTENNAS

Y. V. Krylov, A. Y. Lapin

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: unker007@mail.ru

The paper shows applicability of the developed waveguide low-pass filter in orthomode selector which is a part of the frequency-polarization selector of feed reflector antennas. The filter design consists of a set of apertures in the cross-sectional area of the filter, which filters out the received signal. The results of the filter simulation are demonstrated.

Keywords: waveguide filter, polarization frequency-selective device, feed of reflector antennas.

В настоящее время в антенной технике спутниковой связи к облучателям зеркальных антенн или к глобальным рупорным антеннам предъявляются все более жесткие требования по ширине рабочих диапазонов частот, а также совмещению каналов приема и передачи в одном облучателе. По этой причине появляются все более жесткие требования к электрическим параметрам фильтров, входящим в состав облучателя антенны, а именно - потерям в полосе пропускания, уровню заграждения в области подавления и к массогабаритным показателям. Поэтому нашли применение фильтры различных конструкций, что обусловлено диапазоном рабочих частот, электрическими и конструктивными требованиями.

На сегодняшний день известны фильтры с асимметричными диафрагмами между объемными резонаторами [1], такие фильтры с использованием объемных резонаторов имеют относительно большие размеры и массу. Однако резонансные структуры могут быть использованы в качестве резонаторов для более компактных и легких фильтров. Этот тип фильтров состоит из тонких резонансных диафрагм четвертьволновых волноводных секций. Например, у фильтра с резонансной диафрагмой улучшилось внеполосное подавление [2], кроме того, щелевая диафрагма была исследована в виде поперечных сечений для полосового фильтра [3]. Тем не менее такой полосовой фильтр, использующий данные резонансные диафрагмы, имеет узкую рабочую полосу пропускания. Для обеспечения должной ширины полосы частот в таком фильтре необходимо увеличить число резонансных диафрагм, что в свою очередь увеличивает

массу и габариты этого фильтра. Поэтому для того, чтобы обеспечить требуемую полосу пропускания для широкополосного облучателя зеркальных антенн, был разработан волноводный фильтр нижних частот емкостного типа, исследование которого представлено ниже. На рис. 1 показан внешний вид разработанного фильтра.

Данный фильтр служит для подавления высокочастотной составляющей спектра частот в ортомодо-вом селекторе, который входит в состав частотно-поляризационного селектора облучателя зеркальных антенн [4; 5]. Разработанный фильтр имеет симметричную продольную структуру и различные по ширине и высоте диафрагмы, которые служат для согласования в полосе частот 3,9-4,2 ГГц и для подавления вне рабочей полосы частот 5,9-6,4 ГГц соответственно.

На рис. 2 показаны результаты моделирования фильтра, а именно - графики прямых и обратных потерь в полосе частот 3-6,5 ГГц.

Из рис. 2 видно, что в полосе рабочих частот 3,9-4,2 ГГц потери на отражение составили не более минус 20 дБ, потери на прохождение - более минус 0,1 дБ. Крутизна спада амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) для данного фильтра не так важна, так как разбег по частотам приема и передачи облучателя, для которого, собственно, и разрабатывался данный фильтр, высок. Величина подавления на частотах 5,9-6,4 ГГц составляет менее минус 27 дБ.

Таким образом, разработанный фильтр позволяет обеспечить требуемые полосу частот, потери в полосе пропускания, уровень заграждения в области подавления волноводного фильтра.

112.00mm

Рис. 1. Разработанный волноводный фильтр

<Тешетневские чтения. 2016

S-Parameters [Magnitude in dB]

0.1

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

А ч

\ \ N \ Oj ( 3.9056, -26.441 ) ( 4.2095, -22.58 ) (3.9003,-0.0974) ¿J ( 4.205, -0.08495 ) а5 (5.9036, -27.762 ) og( 6.4001, -35.601 ) —si,i -- S2,l

ч ч ч ч

S ч N Ч ч

4 VTJ

>

\ / л V,

в 1 > 1 11

W

3.5

4.5 5

Frequency / GHz

5.5

6.5

Рис. 2. Частотные зависимости потерь на отражение 511 и на прохождение Б21 в волноводном фильтре

В сравнении с фильтром нижних частот на многогребневых секциях (вафельного типа) он проще в изготовлении и не уступает по массогабаритным параметрам при аналогичных электрических характеристиках.

Величина подавления такого фильтра достаточна для ослабления высокочастотной составляющей спектра частот в области крестового разветвления орто-модового селектора, что делает возможным применение разработанного волноводного фильтра нижних частот в частотно-поляризационном селекторе облучателя зеркальных антенн.

Библиографические ссылки

1. Arndt F., Duschak T., Papziner U., Rolappe P. Asymmetric iris coupled filters with stopband poles // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Dallas, TX, May 1990. P. 215-218.

2. Piloni M., Ravenelli R., Guglielmi M. Resonant aperture filters in rectangular waveguide // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Anaheim, CA, Jun. 1999. P. 911-914.

3. Seager R. D., Vardaxoglou J. C., Lockyer D. S. Close coupled resonant aperture inserts for waveguide filtering applications // IEEE Microw. Compon. Lett. 2001. Vol. 11, № 3. P. 112-114.

4. Крылов Ю. В., Данилов И. Ю., Выгонский Ю. Г., Романов А. Г. Компактный облучатель Ka/Q-диа-

пазона круговой поляризации // Наукоемкие технологии. 2015. Вып. 3(16). С. 52-55.

5. Крылов Ю. В., Тайгин В. Б. Проектирование облучателя в Ka/Q-диапазоне на основе «восстанавливающей» схемы // Вестник СибГАУ. 2015. Вып. 2(16). С. 417-422.

References

1. Arndt F., Duschak T., Papziner U., and Rolappe P. Asymmetric iris coupled filters with stopband poles // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Dallas, TX, May 1990. P. 215-218.

2. Piloni M., Ravenelli R., and Guglielmi M. Resonant aperture filters in rectangular waveguide // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Anaheim, CA, Jun. 1999. P. 911-914.

3. Seager R. D., Vardaxoglou J. C., and Lockyer D. S. Close coupled resonant aperture inserts for waveguide filtering applications // IEEE Microw. Compon. Lett. 2001. Vol. 11, № 3. P. 112-114.

4. Krylov Y. V., Danilov I. Y., Vygonskiy Y. G., Romanov A. G. [The compact feed antenna Ka/Q-band with circular polarization] // Science Intensive Technologies. 2015. Vol. 16, № 3. P. 52-55.

5. Krylov Y. V., Taygin V. B. [Design feed antenna Ka/Q-band based on "repairable" scheme] // Vestnik SibGAU. 2015. Vol. 16, № 2. P. 417-422.

© Крылов Ю. В., Лапин А. Ю., 2016