RU122803U1

RU122803U1 - BAND FILTER FILTER

Info

Publication number: RU122803U1
Application number: RU2012115360/08U
Authority: RU
Inventors: Виталий Константинович Иванов; Анатолий Анатольевич Сахнин; Любовь Тарасовна Бунь
Original assignee: Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Эталон"
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2012-12-10

Abstract

Полосно-режекторный фильтр, содержащий по меньшей мере один резонатор, размещенный внутри металлического заземленного корпуса, выполненный в виде сплошного пустотелого проводника с волноводами, электромагнитно связанными между собой и с внутренней поверхностью соответствующего резонатора, и содержащий линии передачи тракта фильтра, отличающийся тем, что фильтр дополнительно содержит регуляторы частотной характеристики фильтра и устройство настройки частотной селекции, выполненное в виде двух звеньев, параллельно подключенных к каждому резонатору посредством последовательно соединенных кабельной линии, подключенной к месту соединения двух параллельных звеньев, и линии возбуждения, причем каждое из звеньев содержит последовательно соединенные между собой индуктивность и емкость с конструктивными параметрами, различными для каждого звена, а каждый резонатор выполнен четвертьволновым и включает переменную емкость, электромагнитно связанную с волноводами и с внутренней поверхностью резонатора, и подключен к линии передачи посредством электромагнитного элемента связи, выполненного в виде петли связи, причем длина каждого участка линии передачи тракта фильтра между местами подключения смежно установленных резонаторов выполнена равной четверти рабочей длины волны при величине сопротивления этого участка, равной сопротивлению линии передачи тракта фильтра, регуляторы частотной характеристики выполнены в виде переменных емкостей, снабженных органами управления, а длина кабельной линии каждого резонатора выполнена равной 0,25 рабочей длины волны, длина петли связи каждого резонатора выполнен�A band-notch filter containing at least one resonator placed inside a metal grounded housing, made in the form of a solid hollow conductor with waveguides electromagnetically coupled to each other and to the inner surface of the corresponding resonator, and containing transmission lines of the filter path, characterized in that the filter additionally contains regulators of the filter frequency response and a frequency selection adjustment device made in the form of two links connected in parallel to each resonator by means of a series-connected cable line connected to the junction of two parallel links, and an excitation line, and each of the links contains a series-connected inductance and capacitance with design parameters that are different for each link, and each resonator is made of a quarter-wavelength and includes a variable capacitance electromagnetically connected to the waveguides and to the inner surface of the resonator pa, and is connected to the transmission line by means of an electromagnetic coupling element made in the form of a communication loop, and the length of each section of the transmission line of the filter path between the connection points of adjacently installed resonators is made equal to a quarter of the operating wavelength with the resistance of this section equal to the resistance of the transmission line of the filter path , the frequency response regulators are made in the form of variable capacitors equipped with controls, and the cable line length of each resonator is made equal to 0.25 of the operating wavelength, the length of the coupling loop of each resonator is made�

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в связных и локационных системах наземного и бортового оборудования.The proposed technical solution relates to the field of electronics and can be used in communication and location systems of ground and airborne equipment.

Уже известен полосно-режекторный фильтр, содержащий расположенные в металлическом заземленном корпусе разомкнутый на обоих концах полуволновой резонатор и электромагнитно связанные с соответствующими половинами резонатора разомкнутые на одном конце четвертьволновые входное и выходное звенья, а также содержащий входную, выходную и соединительная линии передачи, при этом резонатор выполнен в виде сплошного пустотелого проводника с отверстием посередине, полностью экранирующим входное и выходное звенья от корпуса, с относительной диэлектрической проницаемостью среды внутри резонатора в 2, 25 раза превышающей таковую снаружи, при этом входной конец входного звена расположен у смежного конца резонатора и соединен с входной линией передачи, а выходной конец выходного звена середине резонатора и соединен с выходной линией передачи посредством проходящей сквозь указанное отверстие соединительной линии передачи. / Патент РФ №2378745, H01P 1/20, опубл. 2009 г./A band-notch filter is already known, which comprises a half-wave resonator located in a metal grounded housing and open at both ends of the half-wave resonator and quarter-wave input and output links open at one end, as well as an input, output, and connecting transmission line, the resonator being made in the form of a continuous hollow conductor with a hole in the middle, completely shielding the input and output links from the housing, with a relative diameter the electrical permeability of the medium inside the resonator is 2, 25 times higher than that outside, while the input end of the input link is located at the adjacent end of the resonator and connected to the input transmission line, and the output end of the output link is in the middle of the resonator and connected to the output transmission line by passing through the specified hole connecting line transmission. / RF patent No. 2378745, H01P 1/20, publ. 2009 y. /

Указанный фильтр показывает достаточно стабильную избирательность при эксплуатации фильтра, однако не позволяет изменить частотную характеристику фильтра в процессе его работы.The specified filter shows a fairly stable selectivity during operation of the filter, but does not allow you to change the frequency response of the filter during its operation.

Задача предлагаемого технического решения состоит в повышении избирательности вблизи регулируемой полосы пропускания в процессе эксплуатации фильтра, т.е. в создании адаптивного полосно-режекторного фильтра, позволяющего изменять частотную характеристику в процессе эксплуатации фильтра.The objective of the proposed technical solution is to increase the selectivity near the adjustable passband during operation of the filter, i.e. in creating an adaptive band-rejection filter that allows you to change the frequency response during operation of the filter.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в известном полосно-режекторном фильтре, содержащем металлический заземленный корпус, и размещенный внутри него по меньшей мере один резонатор, выполненный в виде сплошного пустотелого проводника с волноводами, электромагнитно связанными между собой и с внутренней поверхностью соответствующего резонатора, и содержащий линии передачи тракта фильтра, согласно предлагаемой полезной модели, фильтр дополнительно содержит регуляторы частотной характеристики фильтра и устройство настройки частотной селекции, выполненное в виде двух звеньев, параллельно подключенных к каждому резонатору посредством последовательно соединенных кабельной линии, подключенной к месту соединения двух параллельных звеньев, и линии возбуждения, причем каждое из звеньев содержит последовательно соединенные между собой индуктивность и емкость с конструктивными параметрами, различными для каждого звена, а каждый резонатор выполнен четвертьволновым и включает переменную емкость, электромагнитно связанную с волноводами и внутренней поверхностью резонатора, и подключен к линии передачи посредством электромагнитного элемента связи, выполненного в виде петли связи, причем длина каждого участка линии передачи тракта фильтра между местами подключения смежно установленных резонаторов выполнена равной четверти рабочей длины волны при величине сопротивления этого участка, равной сопротивлению линии передачи тракта фильтра, регуляторы частотной характеристики выполнены в виде переменных емкостей, снабженных органами управления, а длина кабельной линии каждого резонатора выполнена равной 0,25 рабочей длины волны, длина петли связи каждого резонатора выполнена равной 0,125 рабочей длины волны и длина линии возбуждения каждого резонатора выполнена равной 0,0625 рабочей длины волны.To solve the problem with the achievement of the claimed technical result in a known band-rejection filter containing a grounded metal housing, and at least one resonator placed inside it, made in the form of a solid hollow conductor with waveguides electromagnetically coupled to each other and to the inner surface of the corresponding resonator , and containing the transmission path of the filter path, according to the proposed utility model, the filter further comprises frequency characteristics controllers filter ics and a frequency selection adjustment device made in the form of two links connected in parallel to each resonator via a series-connected cable line connected to the junction of two parallel links and an excitation line, each link containing inductance and capacitance connected in series with each other design parameters that are different for each link, and each resonator is made quarter-wave and includes a variable capacitance, electromagnetically coupled to by the waveguides and the inner surface of the resonator, and is connected to the transmission line by means of an electromagnetic coupling element made in the form of a communication loop, the length of each section of the transmission line of the filter path between the connecting points of adjacent resonators being made equal to a quarter of the operating wavelength for the resistance value of this section equal to the resistance filter path transmission lines, frequency response regulators are made in the form of variable capacities equipped with controls, and cable length the resonance line of each resonator is made equal to 0.25 of the working wavelength, the communication loop length of each resonator is made to 0.125 of the working wavelength, and the excitation line length of each resonator is made to 0.0625 of the working wavelength.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графически.The essence of the proposed technical solution is illustrated graphically.

На фиг.1 показана электрическая схема предлагаемого полосно-режекционного фильтра.Figure 1 shows the electrical circuit of the proposed band-rejection filter.

На фиг.2 представлена зависимость амплитудно-частотной характеристики от частоты для предлагаемого фильтра.Figure 2 presents the dependence of the amplitude-frequency characteristics of the frequency for the proposed filter.

Представленный на фиг.1 предлагаемый полосно-режекторный фильтр содержит, например, три четвертьволновых резонатора 1, 2 и 3, каждый из которых размещен внутри своего металлического заземленного корпуса 4, 5, 6, соответственно, выполненного в виде сплошного пустотелого проводника, причем резонатор 1 содержит переменную емкость 7 и волноводы 8, 9 и 10, резонатор 2 содержит переменную емкость 11 и волноводы 12, 13 и 14 и резонатор 3 содержит переменную емкость 15 и волноводы 16, 17 и 18, и каждый волновод электромагнитно связан с внутренней поверхностью соответствующего резонатора и с другими волноводами внутри этого резонатора. Резонатор 1 подключен к линии 19 передачи тракта фильтра посредством волновода 8, выполненного в виде петли связи. Резонатор 2 подключен к линии 19 передачи тракта фильтра посредством волновода 12, выполненного в виде петли связи. Резонатор 3 подключен к линии 19 передачи тракта фильтра посредством волновода 16, выполненного в виде петли связи. Линия передачи тракта фильтра выполнена двухпроводной, из которых один провод заземлен. Длина каждого участка линии передачи тракта фильтра между местами подключения смежно установленных резонаторов выполнена равной четверти рабочей длины волны при величине сопротивления этого участка, равной сопротивлению линии передачи тракта фильтра.Presented in figure 1, the proposed band-rejection filter contains, for example, three quarter-wave resonators 1, 2 and 3, each of which is placed inside its metal grounded housing 4, 5, 6, respectively, made in the form of a solid hollow conductor, and the resonator 1 contains variable capacitance 7 and waveguides 8, 9 and 10, resonator 2 contains variable capacitance 11 and waveguides 12, 13 and 14 and resonator 3 contains variable capacitance 15 and waveguides 16, 17 and 18, and each waveguide is electromagnetically coupled to the inner surface, respectively favoring the resonator with other waveguides inside the resonator. The resonator 1 is connected to the transmission path 19 of the filter path through the waveguide 8, made in the form of a communication loop. The resonator 2 is connected to the transmission path 19 of the filter path through the waveguide 12, made in the form of a communication loop. The resonator 3 is connected to the transmission path 19 of the filter path through the waveguide 16, made in the form of a communication loop. The transmission line of the filter path is made two-wire, of which one wire is grounded. The length of each section of the transmission line of the filter path between the connection points of adjacent adjacent resonators is made equal to a quarter of the operating wavelength with a resistance value of this section equal to the resistance of the transmission line of the filter path.

Так, между резонатором 1 и резонатором 2 находится участок 20 линии передачи тракта фильтра. Так, между резонатором 2 и резонатором 3 находится участок 21 линии передачи фильтра.So, between the resonator 1 and the resonator 2 is a section 20 of the transmission line of the filter path. So, between the resonator 2 and the resonator 3 is a section 21 of the transmission line of the filter.

Фильтр дополнительно содержит устройство настройки частотной селекции, выполненное в виде двух звеньев, параллельно подключенных к каждому резонатору посредством последовательно соединенных кабельной линии, подключенной к месту соединения двух параллельных звеньев, и линии возбуждения. Каждое из звеньев содержит последовательно соединенные между собой индуктивность и емкость с конструктивными параметрами, различными для каждого звена передачи тракта фильтра.The filter further comprises a frequency selection tuning device made in the form of two links connected in parallel to each resonator via a series-connected cable line connected to the junction of two parallel links and an excitation line. Each of the links contains inductance and capacitance connected in series with each other with design parameters that are different for each transmission link of the filter path.

Так, к резонатору 1 параллельно подключены звенья 22 и 23 в точке подключения 24, к резонатору 2 параллельно подключены звенья 25 и 26 в точке подключения 27 и к резонатору 3 параллельно подключены звенья 28 и 29 в точке подключения 30. Звено 22 содержит индуктивность 31 и емкость 32. Звено 23 содержит индуктивность 33 и емкость 34. Звено 25 содержит индуктивность 35 и емкость 36. Звено 26 содержит индуктивность 37 и емкость 38. Звено 28 содержит индуктивность 38 и емкость 39. Звено 29 содержит индуктивность 40 и емкость 41.So, links 22 and 23 are connected in parallel to resonator 1 at connection point 24, links 25 and 26 at connection point 27 are connected to cavity 2, and links 28 and 29 at connection point 30 are connected to resonator 3. Link 22 contains inductance 31 and capacity 32. Link 23 contains inductance 33 and capacity 34. Link 25 contains inductance 35 and capacity 36. Link 26 contains inductance 37 and capacity 38. Link 28 contains inductance 38 and capacity 39. Link 29 contains inductance 40 and capacity 41.

Подключение звеньев 22 и 23 к резонатору 1 осуществляют посредством кабельной линии 42 и последовательно с ней соединенной линии возбуждения 43.The links 22 and 23 are connected to the resonator 1 by means of a cable line 42 and a series of connected excitation line 43.

Подключение звеньев 25 и 26 к резонатору 1 осуществляют посредством кабельной линии 44 и последовательно с ней соединенной линии возбуждения 45.The links 25 and 26 are connected to the resonator 1 by means of a cable line 44 and a series of connected excitation line 45.

Подключение звеньев 28 и 29 к резонатору 1 осуществляют посредством кабельной линии 46 и последовательно с ней соединенной линии возбуждения 47.The links 28 and 29 are connected to the resonator 1 by means of a cable line 46 and a series of connected excitation line 47.

Фильтр дополнительно содержит регуляторы частотной характеристики, которые выполнены в виде переменных емкостей 7, 32 34 для резонатора 1, переменных емкостей 11, 36, 38 для резонатора 2 и переменных емкостей 15, 39 и 41 для резонатора, причем каждая переменная емкость снабжена органом управления 48.The filter additionally contains frequency response controllers, which are made in the form of variable capacitances 7, 32 34 for the resonator 1, variable capacitances 11, 36, 38 for the resonator 2 and variable capacitances 15, 39 and 41 for the resonator, and each variable capacitance is equipped with a control 48 .

Каждый из отрезков /20 и 21/ линии передачи выполнен равным 0,25 рабочей длины волны.Each of the segments / 20 and 21 / of the transmission line is made equal to 0.25 of the operating wavelength.

Для каждого из резонаторов 1, 2 и 3 длина каждой кабельной линии 42, 44 и 46 /соответственно/ выполнена равной 0,25 рабочей длины волны, длина каждой петли 8, 12 и 16 связи выполнена равной 0,125 рабочей длины волны и длина каждой линии 43, 45 и 47 возбуждения выполнена равной 0,0625 рабочей длины волны.For each of the resonators 1, 2 and 3, the length of each cable line 42, 44 and 46 / respectively / is made equal to 0.25 working wavelength, the length of each loop 8, 12 and 16 is made equal to 0.125 working wavelength and the length of each line 43 , 45 and 47 of the excitation is made equal to 0.0625 of the working wavelength.

Принцип работы предлагаемого полосно-режекторного фильтра состоит в следующем.The principle of operation of the proposed notch filter is as follows.

Сигнал поступает, например, на точки х1-х2, при этом в точках «а» и «а*» возникает заданное переменное напряжение и переменный ток, изменяющийся по закону входного сигнала. Далее этот сигнал поступает на петлю связи каждого резонатора, и, проходя тот участок, который именуется возбуждающей линией (там, где петля связи близка и параллельна волноводу, находящемуся в резонаторе) создает электромагнитное поле, которое наводится на стенки резонатора и непосредственно на сам волновод с резонатором, поскольку этот проводник имеет подключенную на конце емкость (в физической реализации, это просто стержень, на конце которого пластина) то, эта система (волновод-емкость) в рабочем диапазоне частот является последовательным контуром, который имеет свою резонансную частоту (именно эта частота и является пиком режекции). Резонатор, находящийся вокруг тоже принимает на себя электромагнитное излучение, тем самым повышая добродность системы, а значит увеличивая глубину режекции. Далее сигнал проходит на четверть волновую кабельную линию, которая играет роль согласования по сопротивлению между резонатором и его цепью и устройством настройки частотной селекции, выполненному в виде двух звеньев, параллельно подключенных к каждому резонатору посредством последовательно соединенных кабельной линии, подключенной к месту соединения двух параллельных звеньев, и линии возбуждения. Они обладают своими резонансами, которые находятся вблизи полосы режекции, и таким образом вносят там еще 2 полюса затухания. При регулировке емкостей в этих контурах, изменяется их резонансная частота, а значит и смещаются полюса затухания. Предлагаемая конструкция фильтра позволяет осуществлять регулирование крутизны частотной характеристики во время работы фильтра, а, следовательно, достичь повышения избирательности вблизи полосы частот.The signal arrives, for example, at points x1-x2, while at points “a” and “a *” a predetermined alternating voltage and alternating current arise, which varies according to the law of the input signal. Further, this signal is fed to the coupling loop of each resonator, and passing through the section called the exciting line (where the coupling loop is close and parallel to the waveguide located in the resonator) creates an electromagnetic field that is induced on the cavity walls and directly on the waveguide itself with resonator, since this conductor has a capacitor connected at the end (in physical implementation, it’s just a rod, at the end of which a plate), this system (waveguide-capacitance) in the operating frequency range is nym circuit which has a resonant frequency (namely, this is the peak frequency and the notch). The resonator located around itself also receives electromagnetic radiation, thereby increasing the quality of the system, and therefore increasing the depth of the notch. Next, the signal passes through a quarter wave cable line, which plays the role of matching the resistance between the resonator and its circuit and the frequency selection tuning device, made in the form of two links connected in parallel to each resonator through a series-connected cable line connected to the junction of two parallel links , and excitation lines. They have their own resonances, which are located near the notch band, and thus introduce 2 more attenuation poles there. When adjusting the capacitance in these circuits, their resonant frequency changes, and therefore the attenuation poles are shifted. The proposed filter design allows you to control the steepness of the frequency response during filter operation, and, therefore, to achieve increased selectivity near the frequency band.

Предлагаемое техническое решение является новым и промышленно применимым.The proposed technical solution is new and industrially applicable.

Предлагаемый полосно-режекторный фильтр прошел испытания и подготовлен к внедрению.The proposed notch filter has been tested and prepared for implementation.

Применение предлагаемого фильтра позволит повысить избирательность вблизи регулируемой полосы пропускания в процессе эксплуатации фильтра, т.е. позволит создать адаптивный полосно-режекторный фильтр, позволяющий изменять частотную характеристику в процессе его эксплуатации.The use of the proposed filter will increase the selectivity near the adjustable passband during operation of the filter, i.e. will allow you to create an adaptive band-rejection filter that allows you to change the frequency response during its operation.

Claims

A notch filter containing at least one resonator located inside a metal grounded housing, made in the form of a solid hollow conductor with waveguides electromagnetically coupled to each other and with the inner surface of the corresponding resonator, and containing transmission lines of the filter path, characterized in that the filter additionally contains regulators of the frequency response of the filter and a frequency selection adjustment device made in the form of two links connected in parallel to each resonator by means of a series-connected cable line connected to the junction of two parallel links and an excitation line, each of the links containing inductance and capacitance connected in series with design parameters that are different for each link, and each resonator is made quarter-wave and includes a variable capacitance electromagnetically connected with waveguides and with the inner surface of the resonator, and is connected to the transmission line by means of an electromagnetic element this connection, made in the form of a communication loop, and the length of each section of the transmission line of the filter path between the connection points of adjacent resonators is made equal to a quarter of the working wavelength at a value of resistance of this section equal to the resistance of the transmission line of the filter path, the frequency response regulators are made in the form of variable capacitances equipped with controls, and the cable line length of each resonator is made equal to 0.25 of the working wavelength, the length of the communication loop of each resonator is made equal to 0.125 of the operating wavelength and the length of each excitation line is made equal to 0.0625 resonator operating wavelength.