CS264521B1 - Pásmový filtr - Google Patents

Description

Vynález se týká pásmových filtrů pracujících v mikrovlnám pásmu.

V současné době se pro realizaci pásmových filtrů používá často podkritického vlnovodu. Vzniká však problém realizace teplotě kompenzovaných kapacitancí, které jsou součástí jednotlivých rezonančních obvodů.

Kapacitancí lze v podkritickém vlnovodu realizovat různými způsoby. Tak například pomocí vodivého rezonančního kolíku v širší stěně obdélníkového vlnovodu nebo příčné tenké dielektrické přepážky nebo dielektrického kolíku. Teplotní kompenzace středního kmitočtu se provádí především pomocí teplotně stabilních materiálů pro vlnovod a kolíky, jako jsou kovář a invar.

Jinou možností pro zajištění požadavku na stabilitu je termostatování celého zařízení. Ještě další možností je teplotní kompenzace středního kmitočtu filtru pomocí dielektrických kolíků, přičemž se využívá teplotní závislosti dielektrické konstanty materiálu kolíků. Pro každý filtr je potřeba sada dielektrických rezonátorů se stejným rezonančním kmitočtem v dané dutině a diskrétními hodnotami koeficientu teplotního chodu rezonátorů, ze které se vybere vhodný rezonátor. Potřeba sady rezonátorů je nevýhodou takového řešení. Ještě další možností je použití kapacitního kolíku z materiálu o vhodném teplotním koeficientu délkové roztažnosti, což je vhodné pro vlnovody ze standartního materiálu, to je mosaz, hliník nebo měď, avšak výběr odpovídajícího materiálu je obtížný.

Tyto nevýhody jsou odstraněny vynálezem.

Podstata pásmového filtru v oblasti mikrovln využívajícího podkritický vlnovod, kde jsou kapacitní prvky realizovány pomocí dvou rezonančních kolíků, přičemž tyto kolíky jsou umístěny v téže příčné rovině, jejich osy jsou rovnoběžné se směrem intenzity elektrického pole nejnižšího TE vidu a jsou zasouvateiné do vlnovodu, spočívá dle vynálezu v tom, že materiál prvého kolíku je shodný s materiálem, ze kterého je vyroben obdélníkový vlnovod, kdežto materiál druhého kolíku má nižší koeficient teplotní roztažnosti než je koeficient teplotní roztažnosti prvého kolíku.

Vynález bude popsán podle připojeného výkresu pro obdélníkový vlnovod 3, který je znázorněn v příčném řezu v rovině kapacitních kolíků 1, 2. Vnitřní rozměry tohoto vlnovodu jsou a x b. Na obě delší stěny vlnovodu 3 je nanesen návarek 4, jímž prochází z každé strany po

CS 2M 52! Bl >

jednom kolíku 1,2. Prvý rezonanční kolík 1 má průměr d,, zasahuje do vlnovodu 3 délkou 1, a je realizován z materiálu s koeficientem teplotní délkové roztažnosti cti. Druhý rezonační kolík 2 má průměr d₂, zasahuje do vlnovodu 3 délkou 1₂ a je realizován z materiálu s odlišným koeficientem teplotní délkové roztažnosti a₂. Materiály kolíků 1, 2, volíme tak, abychom při použití pouze jediného kolíku dosáhli na daném kmitočtu kladného resp. záporného koeficientu teplotní změny rezonančního kmitočtu. Označíme a koeficient teplotní roztažnosti materiálu jediného kolíku, s jehož pomocí bychom dosáhli kompenzace teplotního driftu. Potom musí koeficienty a_t, a₂ splňovat podmínku, že a.i < a < a₂. Minimalizace teplotního driftu středního kmitočtu pásmového filtru dosáhneme pro zadaný typ vlnovodu, pracovní kmitočet, zvolené materiály kolíků 1, 2 a jejich průměry d_t, d₂ nastavením délek 1„ 1₂ těchto kolíků. Materiál vlnovodu 3 je nejčastěji mosaz, ve speciálních aplikacích bývá někdy použita měď nebo hliník. Koeficienty teplotní délkové roztažnosti pro tyto materiály jsou postupně 19xl0~⁶ °K;*, 16,8x10~^s °K~‘ a 23,5xlO’⁶ °K^_1. Koeficient teplotní délkové roztažnosti materiálu jediného kolíku, s jehož pomocí bychom dosáhli kompenzace teplotního driftu, bývá pro vlnovody z uvedených materiálů v rozmezí 12 až 16xl0~⁶ °K^-1, tzn. že jako materiál kolíku 1 vyhoví obvykle ocel (cti = 11,7 x 10^{-6 0} K'¹) a jako materiál kolíku 2 vyhoví obvykle mosaz.

Při použití pouze mosazných kolíků v mosazném vlnovodu dostáváme koeficient teplotního posunu středního kmitočtu f pásmového filtru přibližně —21 ppm °K'‘ a při použití ocelových kolíků v mosazném vlnovodu přibližně + 9 ppm °K^-1. Tento koeficient můžeme snížit až na hodnotu lepší než 2 ppm v pracovním pásmu teplot, což je obvykle od — 30 °C do +50°C, využitím předloženého způsobu kompenzace.

Předmět vynálezu bude využit pro snížení teplotního driftu úzkopásmových filtrů v pásmu 10 cm pro přijímač radiolokátoru Družba a dále pro diplexní filtr v tomtéž zařízení.

Použitím tohoto pásmového filtru dochází ke značným materiálovým a hmotnostním úsporám, nehledě na snížení nároků na opracovatelnost teplotně kompenzovaných materiálů jako je např. invar, pro zhotovení dutiny filtru a rezonančních kolíků a jejich cenu. Odpadá i alternativní potřeba umístit filtr do termostatu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Pásmový filtr v oblasti mikrovln využívající podkritický vlnovod, kde jsou kapacitní prvky realizovány pomocí dvou rezonančních kolíků, přičemž tyto kolíky jsou umístěny v téže příčné rovině, jejich osy jsou rovnoběžné se směrem intenzity elektrického pole nejnižšího TE vidu a jsou zasouvateiné do vlnovodu, vyznačující se tím, že materiál prvného kolíku (1) je shodný s materiálem, ze kterého je vyroben obdélníkový vlnovod (3), kdežto materiál druhého kolíku (2) má nižší koeficient teplotní roztažnosti než je koeficient teplotní roztažnosti prvého kolíku