СТЕРЖНЕВОЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности, к частотно-избирательным устройствам и может быть использовано в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, телевидении, в измерительной технике.
При разработке устройств СВЧ возникает задача создания СВЧ-фильтра на большой уровень рабочей мощности, с хорошим согласованием, малым уровнем затухания «полезного» ВЧ сигнала.
Так, в отдаленном аналоге заявляемой полезной модели, содержащем корпус и расположенные внутри него стержневые резонаторы, напротив торцов стержневых резонаторов установлены настроечные винты, имеющие гальванический контакт с корпусом. (Д.Л.Матей, Л.Янг, Е.М.Т.Джонс Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи, т 2, пер. с английского, изд. «Связь» M. 1972.). Настроечные винты установлены с возможностью изменять расстояние между торцами стержневых резонаторов и торцами настроечных винтов. Изменение расстояния позволяет устранить разницу краевых емкостей разомкнутых концов стержневых резонаторов, возникающих как в результате неточности изготовления фильтра, так и в результате неточности расчета, и тем самым улучшить согласование и уменьшить уровень затухания «полезного» ВЧ сигнала.
Этому устройству присущи следующие недостатки:
- малый уровень рабочей мощности, так как расстояние между поверхностями стержневых резонаторов и настроечных винтов мало. Как показывает опыт, расстояние может составлять доли миллиметров, следовательно, возникает опасность электрического пробоя между стержневыми резонаторами и настроечными винтами, что и приводит к ограничению рабочей мощности;
- сложность настройки, вызванная, во-первых, малым диапазоном значений допустимой краевой емкости и, следовательно, малым диапазоном изменения расстояния между стержневыми резонаторами и настроечными винтами и, во-вторых, значительным изменением значения краевой емкости, при малом изменении положения настроечного винта, возникающего, например, при фиксации положения настроечного винта.
Более близким аналогом, выбранным в качестве прототипа в связи с сходством выполняемой технической задачи, является фильтр, (патент на полезную модель №108219), содержащий корпус, с размещенными внутри него стержневыми резонаторами, настроечными винтами, имеющими гальванический контакт с корпусом между стержневыми резонаторами и настроечными винтами, где установлены диэлектрические втулки, выполненные таким образом, что наружные части их входят в углубления стержневых резонаторов, а во внутреннюю их часть - входят настроечные винты. Использование диэлектрических втулок, которые служат дополнительным изолятором, увеличивая максимально допустимое рабочее напряжение, возникающее между стержневыми резонаторами и настроечными винтами, тем самым увеличивается уровень рабочей мощности устройства. Использование диэлектрической втулки, установленной между стержневым резонатором и настроечным винтом, наружная часть которой входит в углубление стержневого резонатора, а во внутреннею входит настроечный винт, позволяет в более широких пределах изменять краевую емкость разомкнутого конца стержневого резонатора.
Однако это устройство имеет следующий недостаток:
- сложность настройки, вызванная значительным изменением значения краевой емкости, при малом изменении положения настроечного винта.
Технический результат предлагаемого технического решения - упрощение процесса настройки за счет более плавного изменения краевой емкости разомкнутого конца стержневого резонатора.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтр, содержащий корпус, с размещенными внутри него стержневыми резонаторами с углублениями, настроечными винтами, имеющими гальванический контакт с корпусом и установленными между стержневыми резонаторами и настроечными винтами диэлектрическими втулками, наружная часть которых входит в углубление стержневого резонатора, а во внутреннюю часть диэлектрических втулок входят настроечные винты, причем диэлектрические втулки выполнены таким образом, что эффективная диэлектрическая постоянная ее части, заходящей в углубление стержневого резонатора, имеет разные значения в разных сечениях.
Для обеспечения счет более плавного изменения краевой емкости разомкнутого конца стержневого резонатора необходимо, чтобы эффективная диэлектрическая постоянная уменьшалась с ростом расстояния от места входа настроечного винта.
Добиться разных значений эффективной диэлектрической постоянной части диэлектрической втулки, заходящей в углублении стержневого резонатора, можно различными способами.
На фиг.1 показан чертеж (продольный разрез стержневого резонатора, диэлектрической втулки и настроечного винта) одного из вариантов исполнения предлагаемого устройства.
На фиг.2 показан чертеж (продольный разрез стержневого резонатора, диэлектрической втулки и настроечного винта) другого варианта исполнения предлагаемого устройства.
Изменение (уменьшение) эффективной диэлектрической постоянной части втулки, заходящей в углублении стержневого резонатора, происходит за счет выполнения части втулки разными диэлектриками, имеющие различные значения диэлектрической постоянной. Причем для уменьшения эффективной диэлектрической постоянной диэлектрики расположены таким образом, что значения диэлектрической постоянной диэлектриков, из которых выполнена эта часть втулки, уменьшаются от места входа настроечного винта.
Стержневой фильтр (см. фиг.1, 2) содержит корпус 1, стержневые резонаторы 2, настроечные винты 3, имеющие гальванический контакт с корпусом 1, и диэлектрические втулки 4, установленные между стержневыми резонаторами 2 и настроечными винтами 3, наружная часть диэлектрической втулки 4 входит в углубление стержневого резонатора 2, а во внутреннюю часть входит настроечный винт 3, причем диэлектрическая втулка 4 выполнена таким образом, что эффективная диэлектрическая постоянная ее части, заходящей в углубление стержневого резонатора 2, имеет разные значения в разных сечениях.
На фиг.1 показан чертеж (продольный разрез стержневого резонатора 2, диэлектрической втулки 4 и настроечного винта 3) в котором, изменение (уменьшение) эффективной диэлектрической постоянной внутренней части втулки 4, находящейся в углублении стержневого резонатора 2, происходит за счет изменения (уменьшения), от места входа настроечного винта, толщины стенок втулки 4.
На фиг.2 показан чертеж (продольный разрез стержневого резонатора 2, диэлектрической втулки 4 и настроечного винта 3) другого варианта исполнения предлагаемого устройства в котором, изменение эффективной диэлектрической постоянной части втулки 4, находящейся в углублении стержневого резонатора 2, происходит за счет выполнения части втулки разными диэлектриками 5, 6, 7, имеющие различные значения диэлектрической постоянной. Причем для уменьшения эффективной диэлектрической постоянной диэлектрики расположены таким образом, что значения диэлектрической постоянной диэлектриков 5, 6,7, из которых выполнена эта часть втулки 4, уменьшаются от места входа настроечного винта 3.
Стержневой фильтр работает следующим образом.
При настройке фильтра, изменением расстояния между поверхностями стержневых резонаторов 2 и настроечных винтов 3 изменяются краевые емкости стержневых резонаторов 2. Это позволяет минимизировать уровень затухания «полезного» ВЧ сигнала и улучшить согласование в рабочей полосе частот.
Изменение краевой емкости при этом происходит за счет изменения площади поверхностей, определяющих краевую емкость, образованных боковыми поверхностями стержневого резонатора 2 и настроечного винта 3.
Использование диэлектрической втулки 4, наружная часть которой входит в углубление стержневого резонатора, а во внутреннюю часть входит настроечный винт, причем часть диэлектрической втулки, находящейся в углублении стержневого резонатора, выполнена таким образом, что эффективная диэлектрическая постоянная ее части, заходящей в углубление стержневого резонатора 2, имеет разные значения в разных сечениях, позволяет изменить (уменьшить) скорость изменения краевой емкости, и тем самым изменить (уменьшить) зависимость величины краевой емкости от положения (глубины погружения) настроечного винта (уменьшить влияние ошибки глубины погружения настроечного винта на величину краевой емкости), что приводит, во-первых, улучшить согласование и уменьшить уровень затухания «полезного» ВЧ сигнала за счет более точного нахождения оптимального значения краевых емкостей стержневых резонаторов, во-вторых - меньшему изменению значений краевых емкостей при фиксации положения настроечного винта, что в целом приводит к упрощению процесса настройки.
Кроме того, задавая закон изменения эффективной диэлектрической постоянной части диэлектрической втулки, находящейся в углублении стержневого резонатора, можно задать закон, который будет определять скорость изменения краевой емкости. Это позволит, например, создать устройство, у которого можно быстро производить «грубую» настройку, а затем, плавно осуществлять «точную» подстройку.