Діелектричний смуговий фільтр

1. Діелектричний смуговий фільтр, що містить металізовану з одного боку діелектричну основу, на другому боці якої розміщено щонайменше по одній смужковій вхідній та вихідній лінії передачі і система діелектричних резонаторів біжучої хвилі, яка складається з двох груп резонаторів у вигляді щонайменше одного резонатора в кожній групі, настроєних на частоту, що визначає основну частоту смуги пропускання фільтра, при цьому струмонесучі провідники лінії передачі виконані розімкнутими на одному кінці і розміщені паралельно один одному, перша група резонаторів розміщена біля розімкнутого кінця струмонесучого провідника вхідної, а друга - відповідно вихідної лінії передачі, резонатори електромагнітно зв'язані між собою та лініями передачі, суголосно включені на основу короткозамкненими, який відрізняється тим, що діелектричні резонатори першої групи додатково настроєні на частоту заважаючого канала з використанням явища антирезонансу, упорядковано розміщені упродовж вхідної лінії передачі і додатково забезпечені (секціонованою) системою електрично зв'язаних узгоджених навантажень, які розміщені симетрично відносно А (54) ДІЕЛЕКТРИЧНИЙ СМУГОВИЙ ФІЛЬТР 40933 ричні резонатори, один з яких зв'язаний з вхідним провідником, а другий - з вихідним провідником, а також металева пластина, електромагнітно зв'язана з діелектричними резонаторами і встановлена симетрично відносно них з можливістю обертання навколо осі, розташованої паралельно діелектричній основі і ортогонально лінії, яка з'єднує центри діелектричних резонаторів (див., наприклад, Г.А.Мирских и др. Диэлектрический фильтр. Описание к Авторскому свидетельству СССР № 1030890 А, Н01Р 1/20, 1983) [2]. Відомі фільтри забезпечують проходження коливань в необхідній смузі частот, визначаємій резонансними властивостями діелектричних резонаторів. Проте відомі діелектричні фільтри не можуть забезпечити необхідну вибірність фільтра на деяких частотах, зокрема на частотах "дзеркального" та "напівдзеркального" каналів. Це суттєво погіршує вибірність прийомо-передавачів понадвисоких частот по "дзеркальному" каналу, порівняно знижує їх чутливість і, крім того, суттєво підвищує масу та габарити вхідного пристрою прийомо-передавача "дзеркальному" каналу, порівняно знижує їх чутливість і, крім того, суттєво підвищує масу та габарити вхідного пристрою прийомо-передавача. Найбільш близьким по технічній суті та досягаємому результату до рішення, що заявляється, є фільтр на діелектричних резонаторах, який містить вхідну та вихідну мікросмужкові лінії передачі, струмонесучі провідники яких розімкнуті з одного кінця і розташовані співвісно, і два діелектричних резонатори, один з яких розміщений біля розімкнутого кінця струмонесучого провідника вхідної мікросмужкової лінії передачі по вісі, відносно якої розміщено струмонесучий провідник вихідної лінії передачі, у розімкнутого кінця якої розташований другий резонатор, при цьому діелектричні резонатори встановлені по різні сторони струмонесучих провідників вхідної та вихідної мікросмужкових ліній передачі, поблизу від них (див., наприклад, В.А.Бородаев, В.И.Гетало, Л.Г.Коваленко и Е.Р.Рудавин. Фильтр на диэлектрических резонаторах. Описание изобретения к Авторскому свидетельству СССР № 1058011 А, Н01Р 1/20, 1983 прототип) [3]. У цього фільтра на діелектричних резонаторах також порівняно недостатня смуга пропускання. Крім того, вибірність цього фільтра на частотах "дзеркального" та "напівдзеркального" каналів порівняно недостатня, а маса і габаритні розміри вхідного пристрою прийомо-передавача, який використовує відомий фільтр, порівняно великі. В основу даного винаходу покладена технічна задача, яка міститься в тому, щоб шляхом модифікації відомого технічного рішення підвищити вибірність прийомо-передавача за рахунок придушення заважаючого сигнала, який створює перешкоди прийому або передачі в робочій смузі частот, а також зменшити габаритні розміри та масу пристроя за рахунок виготовлення фільтра з діелектричних матеріалів. Поставлена у винаході задача вирішена тим, що у відомому діелектричному смуговому фільтрі, що містить металізовану з одного боку діелектричну основу, на другому боці якої розміщено щонайменше по одній смужковій вхідній та вихідній лінії передачі і система діелектричних резонаторів біжучої хвилі, яка складається з двох груп резонаторів у вигляді щонайменше одного резонатора в кожній групі, настроєних на частоту, що визначає основну частоту смуги пропускання фільтра, при цьому струмонесучі провідники лінії передачі виконані розімкнутими на одному кінці і розміщені паралельно один одному, перша група резонаторів розміщена біля розімкнутого кінця струмонесучого провідника вхідної, а друга - відповідно вихідної лінії передачі, резонатори електромагнітно зв'язані між собою та лініями передачі, суголосно включені на основу короткозамкненими, згідно до винаходу, діелектричні резонатори першої групи додатково настроєні на частоту заважаючого канала з використанням явища антирезонансу, упорядковано розміщені упродовж вхідної лінії передачі і додатково забезпечені (секціонованою) системою електрично зв'язаних узгоджених навантажень, які розміщені симетрично відносно резонаторів першої групи, а діелектричні резонатори другої групи упорядковано розміщені між паралельно розташованими лініями передачі по вісі, яка перпендикулярна напряму лінії передачі. Поставлена у винаході задача вирішена і тим, що частина резонаторів першої групи настроєна на частоту, яку вибирають з ряду, що складається з частоти "дзеркального" каналу і частоти "напівдзеркального" каналу. Поставлена у винаході задача вирішена також і тим, що діелектричні резонатори обох груп виконані з крізними отворами. Крім того, поставлена у винаході задача вирішена також і тим, що діелектричні резонатори виконані у формі порожніх циліндрів. Поставлена у винаході задача вирішена і тим, що лінії передачі можуть бути виконані смужковими, а система електричне зв'язаних узгоджених навантажень може бути виконана секціонованою. Перша група резонаторів системи виконана з кількістю резонаторів, рівною N, друга - з кількістю резонаторів, рівною М, а навантаження - з кількістю секцій, рівною n, при цьому n = N + 1. Нарешті, поставлена у винаході задача вирішена також і тим, що параметри фільтру можуть бути змінені шляхом зміни параметрів резонаторів першої і другої групи, і/або шляхом зміни відстані між резонаторами в кожній групі, і/або шляхом зміни відстані від кожної з груп резонаторів до відповідної лінії передачі. Таке виконання заявленого діелектричного смугового ПВЧ-фільтру забезпечує пропускання корисного ПВЧ-сигналу в заданій достатньо вузькій смузі частот при збільшеному придушенні заважаючого сигналу бічного прийому, а саме "дзеркального" та "напівдзеркального" каналів. Придушення вказаного бічного прийому відбувається за рахунок того, що на робочій частоті вхідний сигнал проходить резонатори першої і другої групи без ослаблення, а на частоті заважаючих каналів в цих резонаторах за рахунок використання явища антирезонансу збуджується біжуча хвиля, яку виводять і гасять на секціях узгодженого навантаження. Таке виконання заявленого діелектричного смугового фільтра, який включено на вхід при 2 40933 рядковано розміщені в ряд по лінії між паралельно розташованими лініями 4 і 5 передачі по вісі, яка перпендикулярна напряму ліній 4 і 5 передачі. Відстань між резонаторами 71 і 72 становить b2, відстань до вхідної 4 лінії передачі становить q2, а відстань до вихідної 5 лінії передачі становить l2. Діелектричні резонатори 61, 62 і 71, 72 виконані в формі порожнистих циліндрів з крізними отворами. Обидві лінії 4 і 5 передачі виконані смужковими. Система 8 електричнo зв'язаних узгоджених навантажень 81-83 виконана секціонованою. Параметри заявленого фільтра (фіг. 1,2) можна змінювати шляхом зміни параметрів резонаторів 61, 62 першої і/або резонаторів 71, 72 відповідно другої групи і/або шляхом зміни відстані між резонаторами a1, b2 кожної групи відповідно, і/або шляхом зміни відстані від кожної з груп резонаторів до відповідної лінії передачі, а саме m1, e1 та q2, l2 відповідно. Заявлений фільтр працює наступним чином. ПВЧ-сигнал, який поступає по струмонесучому провіднику 41 вхідної 4 лінії передачі, проходить з малим затуханням на основній частоті смуги пропускання до струмонесучого провідника 51 вихідної 5 лінії передачі, якщо частота поступаючого сигнала співпадає з частотами смуги пропускання фільтра, конкретніше - з частотами, які визначають смугу пропускання фільтра і на які настроєні діелектричні резонатори 61, 62 та 71, 72 системи резонаторів фільтра. При цьому на частотах поступаючого сигнала, які дорівнюють частотам "дзеркального" та "напівдзеркального" каналів, в резонаторах 61, 62 збуджуються біжучі хвилі, які виводять і гасять в секціях 81-83 узгодженого навантаження 8. Цим самим заважаючий сигнал на частотах "дзеркального", "напівдзеркального" каналів, який створює перешкоди в робочій смузі частот, "затягується" резонаторами 61, 62 і придушується в секціях узгодженого навантаження 8. Це збільшує вибірність приємопередавача по "дзеркальному" каналу, покращує чуйність прийомопередавача, сприяє зменшенню маси та габаритних розмірів. При тих же самих параметрах дволанкового фільтру, що й у прототипа, заявлене технічне рішення забезпечує ширину смуги пропускання від 1 до 10%, покращання вибірності по "дзеркальному" каналу на 35 дБ, зменшенню маси на 15%. При цьому зміна смуги пропускання і інших характеристик досягається зміною вказаних в описі параметрів без зміни зовнішних (габаритних) розмірів пристрою в цілому. Ефект від використання запропонованого технічного рішення тільки по покращенню масогабаритних характеристик можна оцінити по використанню винаходу, наприклад, в літаках і інших літальних апаратах, на кожному з яких звичайно використовують більше 10 радіосистем діапазонів сантиметрових, міліметрових і субміліметрових хвиль, в прийомо-передавачах яких використано ПВЧ-фільтр. У цих випадках економія 1 кг маси літального апарату дозволяє зекономити приблизно 10 кг палива за 1 годину льоту. Тоді при "льотному" часі 500 годин буде зекономлено до 50 т авіапалива, що підкреслює актуальність проблеми, що йомо-передавача, збільшує чутливість прийомопередавача, сприяє суттєвому зниженню маси та габаритних розмірів. На фіг. 1 схематично показаний варіант виконання запропонованого діелектричного смугового ПВЧ-фільтра в мікросмужковому виконанні з довжиною резонаторів обох груп системи, яка не перевищує приблизно чверть довжини хвилі (вид зверху). На фіг. 2 приведена частотна характеристика затухання, яке вносить фільтр, де f0 -центральна частота смуги пропускання фільтру; fn і f-n - граничні частоти смуги пропускання; fдзерк - частота "дзеркального" канала; fз і f-з - граничні частоти смуги загородження. На фіг. 2 прийняті такі позначення: W і L відповідно ширина та довжина кожного з діелектричних резонаторів; N і М - відповідно кількість резонаторів в 1-й і 2-й групах; a1, m1 і e1 - відстань між резонаторами 1-ї групи, а також відстані від цих резонаторів відповідно до вхідної та вихідної лінії передачі; b 2, q2 та l2 - те ж саме для резонаторів 2-ї групи відповідно. Діелектрична основа виконана з полікору з діелектричною проникністю, яка дорівнює 9,8. Товщина основи дорівнює 1 мм. Заявлений діелектричний фільтр в варіанті виконання, що відображений на фіг. 1, містить металізовану з одного боку 1 діелектричну основу 2 (не показана), на другому боці 3 якої розміщені одна вхідна 4 та одна вихідна 5 лінії передачі, що виконані смужковими, і система діелектричних резонаторів біжучої хвилі, яка складається з двох груп 6 і 7 резонаторів 61, 62 та 71, 72 відповідно по два резонатори в кожній групі. При цьому струмонесучі провідники 41 і 51 лінії 4 і відповідно 5 передачі виконані розімкнутими на одному кінці і розміщені паралельно один одному. Перша група 6 резонаторів 61, 62 розміщена біля розімкнутого кінця струмонесучого провідника 41 вхідної, а друга група 7 резонаторів 71, 72 - між струмонесучими провідниками 41 і 51 відповідно вихідної 4 і вихідної 5 ліній передачі. Резонатори 61, 62 та 71, 72 електромагнітно зв'язані між собою та з лініями 4 і 5 передачі і суголосно включені на основу короткозамкненими. Діелектричні резонатори 61, 62 першої групи (групи 6) додатково настроєні на основну частоту fo заважаючого канала з використанням явища антирезонансу. Так резонатор 61 настроєний на частоту "дзеркального" канала, а резонатор 62 - на частоту "напівдзеркального" канала. Резонатори 61, 62 першої групи резонаторів (група 6) упорядковано розміщені в ряд упродовж вісі вхідної 4 лінії передачі на відстані a1 один від одного, на відстані m1 від вхідної 4 лінії передачі і на відстані e1 від вихідної 5 лінії передачі і додатково забезпечені секціонованою системою 8 електрично зв'язаних узгоджених навантажень 81,82,83 (кількість секцій n = 3), які розміщені симетрично відносно резонаторів 61, 62 першої групи (кількість резонаторів в групі N= 2). Таким чином, задовольняється співвідношення n = N + 1. Діелектричні резонатори 71, 72 другої групи (група 7) настроєні на частоту, яка визначає основну частоту смуги пропускання фільтра з використанням явища резонансу. Резонатори 71, 72 упо 3 40933 розглядається. З урахуванням того, що запропонований діелектричний смуговий фільтр ПВЧ реалізований на діелектричних матеріалах, окрім вка заної, досягається також економія посрібленого металу з чотирнадцятим класом точності обробки поверхні. Фіг. 1 Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4