Свч-фильтр

СОВХОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 732403 А СПУГЛИК 5 Н 01 Р 1/218 ОПИСА ЗОБРЕТЕН СКОМУ СВИДЕТЕЛ У ный университе во СС, 20,05 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Целью изобретения является уменьшение резонансных потерь сигнала и неравномерности амплитудно-частотной характеристики при перестройке частоты полоско-пропускающего ферритового фильтра на отрезке запредельного волновода 3. Для этого ферритовые резонаторы 5 выполнены в виде касательного намагниченных дисков, причем плоскости дисков и продольные оси диэлектрических держателей 4 перпендикулярны широким стенкам регулярного волновода 1. 1 ил.Изобретение относится к радиоэлект- Недостатками этого фильтра являетсяронике сверхвысокочастотного (СВЧ) диа- отсутствие возможности подстройки видапазона, в частности к устройствам амплитудно-частотной характеристикифильтрации СВЧ-сигналов, и предназначе- (АЧХ) при изменении частоты, так как прино для использования в качестве управляе электрической перестройке частоты фильтмого селективного элемента в системах ра связь между сферическими резонаторапанорамного спектрального анализа сигна- ми изменяется.лов, Наиболее близким к изобретению являИзвестен полосно-пропускающий СВЧ- ется полосно - пропускающий ферритовыйфильтр, содержащий корпус в виде запре СВЧ-фильтр, содержащий источник постодельного волновода, в котором на янного магнитного поля и два отрезка регув а ающихся подставках жестко закрепле- лярного прямоугольного волновода, междуны диэлектрические резонаторы, крайние которыми расположен отреза за рк пеиз которых электромагнитно связаны с дельного прямоугольного волновода, ввнешними коаксиальными вводами с по котором расположены ферритовые резомощью элементов связи. Кроме того, в наторы в виде сфер, закрепленные на оскрышке корпуса имеются металлические новных диэлектрических стержнях,винты для подстройки частоты диэлектриче- расположенных перпендикулярно узкимскихрезонаторов,вращающиеся подставки стенкам отрезка запредельного прямочерез коаксиальные выводы фиксируются с 20 угольного волновода и закрепленных на одпомощью наружной гайки, а в диэлектриче- ной из узких стенок отрезка запредельногоских резонаторах выполнены радиальные прямоугольного волновода с возможностьющели, перемещения, при этом введены дополниНедостатком этого известного фильтра тельные диэлектрические стержни, распоявляется отсутствие возможности электри ложенные соосно с основнымической перестройки его частоты. диэлектрическими стержнями и закрепленИзвестен полосно-пропускающий СВЧ- ные на другой узкой стенке отрезка запрефильтр, содержащий входной и выходной дельного прямоугольного волновода срегулярные волноводы, между которыми возможностьюперемещения,причемконецвключен отрезок запредельного волновода, ЗО каждого дополнительного диэлектрическов котором размещено по крайней мере три го стержня, обращенный к ферритовому редиэлектрических резонатора, электромаг- зонатору, выполнен скошенным.нитно связанных между собой, крайние К недостаткам этого устройства отноиз которых электромагнитно связаны с сится ограниченная воэможность уменьшевходными и выходными волноводами со ния резонансных потерь и отсутствиеответственно, при этомосиостальныхдиэ- эффективной подстройки вида АЧХ прилектрических резонаторов параллельны электрической перестройке фильтра, так каквектору напряженности электромагнитного увеличение связи между двумя соседнимиполя основного типа волны, причем оси резонаторами за счет их взаимного сближекрайних диэлектрических резонаторов со ния приводит к уменьшению их связи с друставляют с вектором электрической напря- гими соседними резонаторами вследствиеженности волны Н 1 о угол 0р90, удаления от них.К недостаткам этого известного устрой- Целью изобретения является уменьшества относится отсутствие возможности ние резонансных потерь сигнала и неравноэлектрической перестройки его частоты. 45 мерности АЧХ при магнитной перестройкеИзвестен полосно-пропускающий СВЧ- частоты фильтра,фильтр, содержащий источник постоянного Поставленная цель достигается тем, чтомагнитного поля и входной и выходной ре- в известном СВЧ-фильтре, содержащем двагулярные волноводы, между которыми отрезка регулярного прямоугольного волновключен отрезок запредельного волновода, 50 вода с расположенным между ними отрезв котором расположено несколько последо- ком запредельного прямоугольноговательно включенных сферических ферри- волновода, в котором на диэлектрическихтовых резонаторов, электродинамически стержнях,закрепленныхнаоднойизстеноксвязанных друг с другом полями излучения запредельного прямоугольного волновода,и настроенныхнаоднуитужерезонансную 55 установлены ферритовые резонаторы, ичастоту. Такая конструкция приводит к воз- магнитную систему; ферритовые резонаможности магнитной перестройки частоты, торы выполнены в виде касательно наповышению крутизны частотных характери- магниченных дисков, причем плоскостистик фильтра и уменьшению паразитных вы- дисков и продольные оси диэлектрическихдержателей, на которых они установлены свозможностью осевого поворота, перпендикулярны широким стенкам отрезка регулярного волновода.Новым в предлагаемом техническом решении по сравнению с известным является выполнение ферритовых резонаторов в виде касательно намагничиваемых дисков, установленных на диэлектрических стержнях, закрепленных перпендикулярно широким стенкам регулярного волновода с возможностью осевого поворота таким образом, что плоскость ферритовых резонаторов перпендикулярна широким стенкам регулярного прямоугольного волновода, Эти отличительные от известного признаки приводят к появлению в предложенномтехническом решении новых свойств, отсутствующих в известном и позволяющих уменьшить резонансные потери сигнала и неравномерность АЧХ фильтра при магнитной перестройке его частоты, Вышеуказанные отличительные признаки предложенного технического решения отсутствуют в устройствах-аналогах. Автору также не известны другие устройства, сходные с предлагаемым по технической сущности и результату, достигаемому при их использовании, которые содержали бы признаки, отличающие предлагаемый СВЧ- фильтр от известного.На чертеже схематически изображена конструкция фил ьтра.СВЧ-фильтр содержит источник постоянного магнитного поля (не показан), два отрезка регулярного прямоугольного волновода 1 и 2, между которыми расположен отрезок 3 запредельного прямоугольного волновода с размещенными внутри на диэлектрических стержнях 4 с возможностью осевого поворота ферритовыми резонаторами 5 в виде дисков, намагничиваемых внешним магнитным полем касательно плоскости. При этом плоскость ферритовых резонаторов перпендикулярна широким стенкамотрезков 1 и 2 регулярного прямоугольного волновода,Перечисленные выше конструктивные элементы выполнены следующим образом,Источником постоянного магнитного поля является электромагнит, позволяющий осуществлять магнитную перестройку частоты СВЧ-фильтра. Поперечные размеры отрезков 1 и 2 регулярного прямоугольного волновода выбираются таким образом, чтобы в диапазоне рабочих частот в нем распространялась электромагнитная волна основного типа Н 1 о, Поперечные размеры отрезка волновода 3 выбираются такими, чтобы в рабочем диапазоне частот волновод был запредельным. Установленные с возможностью осевого поворота на диэлектрических стержнях 4 ферритовые резонаторы 5 в виде дисков в зависимости от требований к полосе фильтра изготовлены из пла стин поликристалла, монокристалла илиэпитаксиальных пленок, выращенных на подложках. При этом направление внешнего магнитного поля совпадает с осью диэлектрических стержней 4, расположенных 10 перпендикулярно широким стенкам отрезков 1 и 2 регулярного прямоугольного волновода и намагничивает ферритовые резонаторы 5 касательно их плоскости.СВЧ-фильтр работает следующим обра зом.Сверхвысокочастотный сигнал поступает в отрезок волновода 1 и на частоте ферромагнитного резонанса возбуждает ферритовый резонатор, находящийся на 20 границе регулярного 1 и запредельного 3волноводов. Передача сигнала из отрезка 1 в отрезок 2 осуществляется за счет взаимной связи расположенных в запредельном прямоугольном волноводе 3 и находящихся 25 в условиях ферромагнитного резонанса последовательно расположенных резонаторов 5, При этом на выходе СВЧ-фильтра формируется АЧХ, которая определяется добротностью ферритовых резонаторов 5 и 30 коэффициентами связи между ними, Дляформирования требуемых резонансных потерь и АЧХ требуемой формы необходимо устанавливать ферритовые резонаторы на определенных расстояниях друг от друга, 35 Для этого размещают ферритовые резонаторы 5 в отрезке запредельного волновода 3 с помощью диэлектрических стержней 4, Выбор требуемых формы АЧХ фильтра и его резонансных потерь осуществляется путем 40 поворота резонаторов 5 с помощью диэлектрических стержней 4, При магнитной перестройке СВЧ-фильтра (изменение длины волны сигнала) происходит изменение коэффициента взаимной связи между резона торами 5, что приводит к изменению видаего АЧХ и резонансных потерь. В этом случае путем поворота резонаторов 5 с помощью диэлектрических стержней 4, на которых они закреплены, добиваются опти мальных значений коэффициента связимежду ферритовыми резонаторами 5, чем и достигается уменьшение резонансных потерь и неравномерности АЧХ фильтра,55 Практически реализация предлагаемого устройства осуществлена в трехсантиметровом диапазоне длин волн.Отрезки регулярного прямоугольноговолновода имели сечение 23 х 10 мм; запредельного 7 х 10 мм.1732403 45 50 Составитель Л,СтахурскийТехред М.Моргентал Корректор И.Муска Редактор Г.Гербер Заказ 1586 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 В запредельном волноводе на диэлектрических стержнях помещались пять одинаковых ферритовых резонаторов в виде дисков, изготовленных из поликристаллической пластины железо-иттриевого граната (ЖИГ), толщиной 1 мм или эпитаксиальной пленки ЖИГ, выращенной методом жидкофазной эпитаксии на подложке галлий-гадолиниевого граната, толщиной 50 мкм. В обоих испытанных вариантах фильтра (широкополосном и узкополосном) с помощью осевого поворота диэлектрических стержней с установленными на них ферритовыми резонаторами удавалось получить требуемую форму АЧХ фильтра при его магнитной перестройке в диапазоне 8,5 - 11,5 МГц, что значительно лучше, чем в известном техническом решении.Главное техническое преимущество предложенного СВЧ-фильтра перед известным заключается в более эффективном управлении резонансными потерями и видом АЧХ при магнитной перестройке. Эти достоинства достигаются благодаря применению в предлагаемом техническом решении ферритовых резонаторов в виде касательно намагниченных дисков, электродинамическая связь между которыми регулируется не путем смещения резонаторов, как. в известном, а путем поворота их друг относительно друга. В известном техническом решении возможность эффективного управления формой АЧХ ограничена тем обстоятельством, что увеличение коэффициента связи между ближайшими ферритовыми резонаторами за счет их взаимного сближения приводит к уменьшению коэффициента связи с другими резонаторами вследствие удаления от них. В предложенном техническом решении поворот каждого резонатора в виде диска относительно магнитной составляющей й СВЧ-поля в волноводе приводит каналогичному изменению (то ли увеличению, то ли уменьшению) коэффициента свя 5 зи данного резонатора с соседними, чтопозволяет более эффективно управлять АЧХфильтра при его магнитной перестройке.Кроме того, предлагаемый фильтр является более простым в изготовлении и техно 10 логичным, а также требует меньшихзначений подмагничивающего магнитногополя.Определить ожидаемую экономическуюэффективность от использования предло 15 женного СВЧ-фильтра не представляетсявозможным ввиду отсутствия данных о егопотребности, По предложенному техническому решению создан лабораторный макет,20 Формула изобретенияСВЧ-фильтр, содержащий два отрезкарегулярного прямоугольного волновода срасположенным между ними отрезком запредельного прямоугольного волновода, в25 котором на диэлектрических стержнях,закрепленных на одной из стенок запредельного прямоугольного волновода, установлены ферритовые резонаторы, имагнитную систему, о т л и ч а ю щ и й с я30 тем, что, с целью уменьшения резонансныхпотерь сигнала и неравномерности амплитудно-частотной характеристики при перестройке частоты, ферритовые резонаторывыполнены в виде касательно намагничен 35 ных ферритовых дисков, причем плоскостидисков и продольные оси диэлектрическихдержателей, на которых они закреплены свозможностью осевого поворота, перпендикулярны широким стенкам отрезка регуляр 40 ного волновода.