RU2081481C1 - Frequency-selective shf matrix - Google Patents

Frequency-selective shf matrix Download PDF

Info

Publication number
RU2081481C1
RU2081481C1 RU93034399A RU93034399A RU2081481C1 RU 2081481 C1 RU2081481 C1 RU 2081481C1 RU 93034399 A RU93034399 A RU 93034399A RU 93034399 A RU93034399 A RU 93034399A RU 2081481 C1 RU2081481 C1 RU 2081481C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filters
matrix
frequency
columns
comb
Prior art date
Application number
RU93034399A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93034399A (en
Inventor
Г.К. Воробей
Н.Р. Суздальцев
Original Assignee
Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи filed Critical Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи
Priority to RU93034399A priority Critical patent/RU2081481C1/en
Publication of RU93034399A publication Critical patent/RU93034399A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2081481C1 publication Critical patent/RU2081481C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, radio communication, radiolocation, radio counter measures where multichannel SHF frequency selective systems are required. SUBSTANCE: frequency-selective SHF matrix has multichannel splitter, channel filters-multiplexers. In the capacity of channel filters there are used filters with comb amplitude-frequency characteristic (comb filters) on multifrequency resonators based on sections of long line short-circuited on butts, for instance, waveguide which transmission bands repeat in band F of matrix after frequency intervals and form m columns and n lines of matrix. Arrangement of transmission bands of comb filters of lines and columns is realized so that they overlap input band F differing from each other as a minimum by transmission band Δfo. Elements coupling columns and lines are brought out from corresponding short-circuits multiple of integral number of half-waves of transmission band common for intersection of line and column. EFFECT: increased number of selection channels and decreased transition losses. 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в широкополосной технике сверхвысоких частот (СВЧ), где требуются частотно-избирательные системы (ЧИС) СВЧ с большим числом каналов частотной селекции (N >100)(радиоприемные и радиопередающие устройства радиосвязи, радиолокация, радиоразведка, радиопротиводействия). The invention relates to radio engineering and can be used in broadband microwave technology (microwave), which requires frequency-selective microwave systems (NES) with a large number of frequency selection channels (N> 100) (radio receivers and radio transmitting radio communication devices, radar, radio reconnaissance, radio countermeasures )

Известны традиционные ЧИС СВЧ, представляющие набор объединенных по выходу N полосовых фильтров СВЧ, Δf=F/N встык перекрывающих входную полосу частот F и делящих последнюю на N частотных диапазонов. Traditional microwave NUMBs are known, representing a set of N band-pass microwave filters combined at the output, Δf = F / N end-to-end overlapping the input frequency band F and dividing the latter into N frequency bands.

В качестве прототипа предложения принята волноводная ЧИС СВЧ, показанная на фиг. 4, в которой с помощью входного канального разветвителя 1 объединены ряд мультиплексоров, в каждом из которых с помощью сфазированного разветвителя 7 объединены ряд полосовых фильтров Δfo так, чтобы входной диапазон F перекрывался N=F/Δfo каналами с фильтрами СВЧ [1]
Основным недостатком прототипа является относительно небольшое число каналов селекции (N < 100), вызванное использованием громоздких традиционных СВЧ фильтров на полуволновых резонаторах и ограниченностью возможного числа одновременно фазируемых в мультиплексоре волноводных полосовых фильтров. Кроме того, такие ЧИС имеют большие переходные потери, вызванные использованием в мультиплексоре фазирующего разветвителя.
As a prototype of the proposal, the microwave waveguide NUMP shown in FIG. 4, in which a number of multiplexers are combined using an input channel splitter 1, in each of which a series of band-pass filters Δf o are combined using a phased splitter 7 so that the input range F is blocked by N = F / Δf o channels with microwave filters [1]
The main disadvantage of the prototype is the relatively small number of selection channels (N <100), caused by the use of bulky traditional microwave filters on half-wave resonators and the limited number of possible simultaneously phased in the multiplexer waveguide bandpass filters. In addition, such Numbers have large transient losses caused by the use of a phasing splitter in the multiplexer.

Целью изобретения является увеличение числа каналов селекции и уменьшение переходных потерь. The aim of the invention is to increase the number of selection channels and reduce transient losses.

Для реализации этой цели предлагается частотно-избирательная матрица СВЧ, содержащая многоканальный разветвитель, канальные фильтры-мультиплексоры. To achieve this goal, a microwave frequency-selective matrix is proposed, comprising a multichannel splitter, channel multiplexer filters.

Согласно предложению в качестве канальных фильтров-мультиплексоров используются фильтры с гребенчатой амплитудно-частотной характеристикой (гребенчатые фильтры) на многочастотных резонаторах, выполненных на закороченных с торцов отрезках длинной линии, например, волновода, полосы прозрачности которые повторяются в полосе устройства F через частотные интервалы и образуют между собой m столбцов и n строк, связанных через элементы связи матрицы, причем расстановка полос прозрачности гребенчатых фильтров строк и столбцов выполнена так, чтобы они совместно перекрывали входную полосу F, а между собой различались как минимум на одну полосу Δfo гребенчатого фильтра, причем элементы связи между столбцами и строками установлены от соответствующих закороток кратно целому числу полуволн общей для пересечения строки и столбца полосы прозрачности.According to the proposal, filters with a comb amplitude-frequency characteristic (comb filters) on multi-frequency resonators made on shorted ends of a long line, for example, a waveguide, transparency bands which are repeated in the band of device F at frequency intervals and are used as channel filter multiplexers, are used among themselves m columns and n rows connected through matrix communication elements, and the arrangement of transparency bands of comb filters of rows and columns is performed as To together they overlap the entrance strip F, and a varied between at least one band Δf o comb filter, wherein the connecting elements between the rows and columns are installed on the respective short-circuiting an integer multiple of half-wavelengths common to the row and column intersection passband.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемой матрицы из литературы не известно, поэтому она соответствует критериям новизны и изобретательского уровня. The combination of distinctive features and properties of the proposed matrix from the literature is not known, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step.

На фиг. 1 приведена функциональная схема матрицы; на фиг. 2 - математическая модель матрицы и амплитудно-частотные характеристики строк и столбцов; на фиг. 3 фото макета матрицы; на фиг. 4 схема традиционной ЧИС на мультиплексорах. In FIG. 1 shows a functional diagram of the matrix; in FIG. 2 - a mathematical model of the matrix and the amplitude-frequency characteristics of rows and columns; in FIG. 3 photos of the layout of the matrix; in FIG. 4 scheme of a traditional Numerical multiplexer.

Предлагаемая матрица содержит n-канальный разветвитель 11 к, выходам которого подключены вместо традиционных мультиплексоров m-канальные фильтры с гребенчатыми амплитудно-частотными характеристиками (гребенчатые фильтры) 21 2n, полосы прозрачности которых Δfo повторяются в полосе устройства F через Δf1=F/n..The proposed matrix contains an n-channel splitter 1 1 k, the outputs of which are connected instead of traditional multiplexers, m-channel filters with comb amplitude-frequency characteristics (comb filters) 2 1 2 n , the transparency bands of which Δf o are repeated in the band of the device F through Δf 1 = F / n ..

Гребенчатые фильтры 21 2n выполнены на многочастотном резонаторе в виде длинной линии, например волновода, закороченного с торцов. Группа гребенчатых фильтров 21 2n составляет строки матрицы. Столбцы матрицы создает другая группа гребенчатых фильтров 31 - 3m, расстановка полос прозрачности которой Δf2=Δf1± Δfo отличается от Δf1 как минимум на одну полосу прозрачности Δfo Столбцы и строки матрицы связаны между собой через элементы связи 41 4mn, например, по широкой стенке волновода. Элементы связи 4i устанавливаются от закороток гребенчатых фильтров на расстоянии, кратном целому числу полуволн общей полосы прозрачности.The comb filters 2 1 2 n are made on the multi-frequency resonator in the form of a long line, for example, a waveguide shorted from the ends. The group of comb filters 2 1 2 n make up the rows of the matrix. The columns of the matrix are created by another group of comb filters 3 1 - 3 m , the arrangement of the transparency bands of which Δf 2 = Δf 1 ± Δf o differs from Δf 1 by at least one transparency band Δf o The columns and rows of the matrix are interconnected via communication elements 4 1 4 mn , for example, along a wide waveguide wall. Communication elements 4i are installed from the shorts of the comb filters at a distance multiple of an integer number of half-waves of the common transparency band.

В одной из закороток волновода гребенчатых фильтров строк и столбцов соответственно установлены элементы связи ввода и вывода энергии

Figure 00000002
выполненные, например, в виде емкостных щелей связи.In one of the short circuits of the waveguide of comb filters of rows and columns, respectively, the elements of communication of input and output of energy are installed
Figure 00000002
made, for example, in the form of capacitive communication slots.

В противоположных закоротках гребенчатых фильтров строк и столбцов соответственно установлены подвижные короткозамыкатели

Figure 00000003
используемые при регулировке расстановки начальных полос прозрачностей гребенчатых фильтров.In opposite short circuits of comb filters of rows and columns, movable short circuits are respectively installed.
Figure 00000003
used in adjusting the arrangement of the initial transparency bands of comb filters.

Суть объединения гребенчатых фильтров в матрицу СВЧ поясняется фиг. 2, где формирование строк и столбцов представлено математической моделью, составляемой из реле. полосовых фильтров (фиг. 2а) Ф1 oC Фmn, каждый на полосу Δfo и средней частоте настройки f1; f2; f3.fn.fmn (далее будем просто обозначать на фиг. 2 фильтры цифрами 1, 2, 3.m, n). Их указанного ряда полосовых фильтров составлена математическая матрица (фиг. 2б), горизонтальные плечи (строки) которой составляют гребенчатые фильтры с периодом следования полос прозрачности через интервалы Δf1=F/n где n число строк. Каждая строка содержит m полос прозрачности, а все строки перекрывают входную полосу F полосами Δfo=F/mn, т.е.The essence of comb filter comb into a microwave matrix is illustrated in FIG. 2, where the formation of rows and columns is represented by a mathematical model made up of relays. band-pass filters (Fig. 2A) Ф 1 o C Ф mn , each per band Δf o and the average tuning frequency f 1 ; f 2 ; f 3 .f n .f mn (hereinafter, we simply denote the filters in Fig. 2 by the numbers 1, 2, 3.m, n). A mathematical matrix (Fig. 2b) is compiled from the indicated series of band-pass filters, the horizontal shoulders (lines) of which are comb filters with a period of following the transparency bands at intervals Δf 1 = F / n where n is the number of lines. Each line contains m transparency bands, and all lines overlap the input strip F with bands Δf o = F / mn, i.e.

Figure 00000004

На фиг. 2б изображена матрица с N=mn=48 каналов с тем, чтобы на конкретном примере нагляднее была видна схема объединения каналов в строки и столбцы.
Figure 00000004

In FIG. Figure 2b shows a matrix with N = mn = 48 channels, so that in a specific example the scheme of combining channels into rows and columns is more clearly visible.

Несколько сложнее из этой матрицы синтезировать (выделить) гребневые фильтры столбцов. На фиг. 2г эта матрица переписана (изменена расстановка полос путем объединения каналов наклонными линиями) так, чтобы в столбцы объединялись каналы, при этом каждый столбец отличается от строки на одну полосу прозрачности Δfo т.е. период следования полос прозрачности

Figure 00000005
.It is somewhat more difficult to synthesize (isolate) ridge column filters from this matrix. In FIG. 2d, this matrix was rewritten (the arrangement of the bands was changed by combining the channels with oblique lines) so that the columns were combined into columns, each column being different from the row by one transparency band Δf o i.e. transparency stripe period
Figure 00000005
.

В приведенном на фиг. 2г примере матрицы объединение фильтров в столбцы реализовано по варианту Δf2=Δfo(n+1) Для реализации варианта Δf2=Δfo(n-1) наклон диагоналей объединения фильтров должен быть изменен на 90 o.In the FIG. 2d example of a matrix, the combination of filters in columns is implemented according to the variant Δf 2 = Δf o (n + 1) To implement the variant Δf 2 = Δf o (n-1), the slope of the diagonals of the filter combination should be changed to 90 o .

На фиг. 2в и 2d на частотной оси изображены амплитудно-частотные характеристики фильтров строк и столбцов. In FIG. 2c and 2d, the amplitude-frequency characteristics of row and column filters are shown on the frequency axis.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Для большего понимания необходимости процесса работы с матрицей СВЧ ниже описывается ее работа в составе коммутационного устройства СВЧ, когда из широкой полосы F выделяется любая из N=mn полос прозрачности, например, f32.The proposed device operates as follows. For a better understanding of the necessity of the process of working with a microwave matrix, its operation as a part of a microwave switching device is described below when any of the N = mn transparency bands, for example, f 32 , is allocated from a wide band F.

Для этого представим, что входной разветвитель 1 выполнен в виде n -канального разветвителя-коммутатора. To do this, imagine that the input splitter 1 is made in the form of an n-channel splitter-switch.

Подобный m -канальный сумматор-коммутатор выхода 12 изображен на фиг. 1 пунктиром, как не входящий в состав изобретения.A similar m-channel adder-output switch 1 2 is shown in FIG. 1 by a dotted line, as not being part of the invention.

При отпирании одного канала строки (например, 2я строка) и канала столбца (например, 3 столбец) формируется между входом и выходом матрицы сквозная полоса прозрачности Δfo на частоте f32. В предлагаемой матрице каждый гребенчатый фильтр, например, строки фактически является m канальным мультиплексором, однако отличается от традиционных волноводных мультиплексоров, содержащих фильтры и фазирующие разветвители 71 - 7m (фиг. 4), тем, что в гребенчатом фильтре отсутствуют раздельные волноводные полосовые фильтры и фазирующий разветвитель. Гребенчатый фильтр выполняет как функцию фильтров, так и фазирующего разветвителя, а как следствие пропадают проблемы, связанные с возможным максимальным числом об7единяемых фильтров, а также потери при фазировке каналов.When unlocking one channel of a row (for example, the 2nd row) and a channel of a column (for example, 3 column), a transparent transparency band Δf o is formed between the input and output of the matrix at a frequency f 32 . In the proposed matrix, each comb filter, for example, a row is actually an m channel multiplexer, however, it differs from traditional waveguide multiplexers containing filters and phasing splitters 7 1 - 7 m (Fig. 4) in that there are no separate waveguide bandpass filters in the comb filter and a phasing splitter. The comb filter performs both the function of filters and a phasing splitter, and as a result, the problems associated with the possible maximum number of filters to be combined, as well as losses due to phasing of channels, disappear.

В гребенчатом фильтре возможно объединять существенно большое число каналов, что проблематично для традиционного мультиплексора. Если же гребенчатый фильтр является m канальным мультиплексором, то матрица, объединяющая m•n таких фильтров также является мультиплексором с числом каналов m•n (сотни каналов). Все отмеченное позволяет обеспечить по меньшей мере на порядок выигрыш в числе каналов селекции при относительно низких переходных потерях (ед. дб). Конструктивно матрица представляет собой волновую решетку, которая при существенно большем числе каналов селекции (сотни каналов), обладает относительно небольшими весами, которые существенно меньше, чем при реализации традиционной ЧИС с аналогичными характеристиками. In a comb filter, it is possible to combine a significantly large number of channels, which is problematic for a traditional multiplexer. If the comb filter is an m channel multiplexer, then the matrix combining m • n of such filters is also a multiplexer with the number of m • n channels (hundreds of channels). All of the above makes it possible to ensure at least an order of magnitude gain in the number of selection channels with relatively low transient losses (units dB). Structurally, the matrix is a wave lattice, which, with a significantly larger number of selection channels (hundreds of channels), has relatively small weights, which are significantly less than when implementing a traditional CSR with similar characteristics.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает следующими технико-экономическими преимуществами:
существенно большим (в несколько раз) числом каналов селекции (несколько сот в предложении вместо десятков в прототипе);
существенно меньшими переходными потерями при одновременно большем числе каналов;
позволяет реализовать более узкие полосы селекции из-за большей добротности многоволновых резонаторов СВЧ по сравнению с полуволновыми резонаторами-звеньями традиционных СВЧ фильтров, объединенных в мультиплексоры;
большей технологичностью регулировочных работ, когда достаточно расставить в полосе частот F только первые полосы прозрачности гребенчатых фильтров строк и столбцов, а не трудоемко регулировать, стыкуя между собой все канальные полосовые фильтры традиционных ЧИС;
меньшими сопоставимыми весами и габаритами (при одинаковом числе каналов селекции).
The proposed device in comparison with the prototype has the following technical and economic advantages:
significantly larger (several times) the number of selection channels (several hundred in the proposal instead of tens in the prototype);
Significantly lower transient losses with a simultaneously larger number of channels;
allows you to implement narrower selection bands due to the higher quality factor of multiwave microwave resonators in comparison with half-wave resonators-links of traditional microwave filters combined into multiplexers;
greater adaptability of adjustment work, when it is enough to arrange in the frequency band F only the first transparency bands of comb filters of rows and columns, and not difficult to adjust, interconnecting all channel band-pass filters of traditional Numbers;
smaller comparable weights and dimensions (with the same number of selection channels).

В Ростовском НИИ радиосвязи создан макет матрицы СВЧ в диапазоне 8,3oC10,3 ГГц, содержащей 16 столбцов и 16 строк с гребенчатыми фильтрами при ширине канала Δfo=10 МГц и числе каналов N=192, подтвердивший основные преимущества предложения.At the Rostov Research Institute of Radio Communications, a microwave matrix model was created in the range of 8.3 o C10.3 GHz, containing 16 columns and 16 rows with comb filters with a channel width Δf o = 10 MHz and the number of channels N = 192, which confirmed the main advantages of the proposal.

На фиг. 3 приведено фото макета этой матрицы. И хотя этот макет не в полной мере соответствует предложению и даже несколько усложнен наличием переходных (m. n.) резонаторов между строками и столбцами и наличие гребенчатых фильтров только строк, однако за неимением пока макета предлагаемой матрицы по нему можно косвенно судить как о реальности реализации предложения, так и примерных габаритах (весе) ЧИС. In FIG. 3 shows a photo of the layout of this matrix. And although this layout does not fully correspond to the proposal and is even somewhat complicated by the presence of transition (mn) resonators between rows and columns and the presence of comb filters of only rows, however, while the layout of the proposed matrix is not available, we can indirectly judge both the reality of the proposal and and approximate dimensions (weight) NUM.

Claims (1)

Частотно-избирательная матрица СВЧ, содержащая многоканальный разветвитель, канальные фильтры-мультиплексоры, отличающаяся тем, что в качестве канальных фильтров использованы фильтры с гребенчатой амплитудно-частотной характеристикой, выполненные на закороченных с торцов отрезках волновода, полосы прозрачности которых повторяются в полосе устройства через частотные интервалы и образуют между собой n строк и m столбцов матрицы, связанных через элементы связи, причем расстановка полос прозрачности фильтров с гребенчатой амплитудно-частотной характеристикой строк и столбцов выполнена так, что они перекрывают входную полосу F, а между собой различаются, как минимум, на одну полосу прозрачности Δfo фильтра с гребенчатой амплитудно-частотной характеристикой, причем элементы связи между столбцами и строками установлены от соответствующих закороток кратно целому числу полуволн общей для пересечения строки и столбца полосы прозрачности.Frequency-selective microwave matrix containing a multi-channel splitter, channel filters-multiplexers, characterized in that the filters used are channel filters with a comb amplitude-frequency characteristic performed on shorted ends of the waveguide, the transparency bands of which are repeated in the device band at frequency intervals and form among themselves n rows and m columns of the matrix connected through communication elements, moreover, the arrangement of transparency bands of filters with a comb amplitude-h -frequency characteristic of the rows and columns arranged so that they overlap the entrance lane F, and together vary, at least, one transmission band Δf o filter comb amplitude-frequency characteristic, wherein the connecting elements between the rows and columns are installed on the respective short-circuiting a multiple integer the number of half-waves common to the intersection of the row and column of the transparency bar.
RU93034399A 1993-07-01 1993-07-01 Frequency-selective shf matrix RU2081481C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93034399A RU2081481C1 (en) 1993-07-01 1993-07-01 Frequency-selective shf matrix

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93034399A RU2081481C1 (en) 1993-07-01 1993-07-01 Frequency-selective shf matrix

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93034399A RU93034399A (en) 1996-02-20
RU2081481C1 true RU2081481C1 (en) 1997-06-10

Family

ID=20144415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93034399A RU2081481C1 (en) 1993-07-01 1993-07-01 Frequency-selective shf matrix

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2081481C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497242C2 (en) * 2007-09-07 2013-10-27 Таль Multistrip device for connection and separation of transfer and reception with wide frequency band of ocd type for ultra-high frequency telecommunication antenna

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка ФПГ N 2609495, кл. H 01 P 1/20, 1980. 2. Маттей Д.Л. и др. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. - М.: Связь, т. 2, 1972, с. 380. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497242C2 (en) * 2007-09-07 2013-10-27 Таль Multistrip device for connection and separation of transfer and reception with wide frequency band of ocd type for ultra-high frequency telecommunication antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112016002335B4 (en) Multiplexer, transmitting device, receiving device, high frequency front-end circuit, communication device, and impedance matching method for a multiplexer
DE60300096T2 (en) Surface wave component and communication device
DE10142641B4 (en) Surface acoustic wave filter
DE69924168T2 (en) Bandpass filter, duplexer, high frequency module and communication device
EP0995265B1 (en) Surface acoustic wave filter with enhanced edge steepness
DE4408989C2 (en) Surface acoustic wave filter of the resonator type to reduce the signal strength of a spike
CN101689692A (en) Low-loss tunable radio frequency filter
DE4447740B4 (en) Acoustic surface wave filter
US2866595A (en) Ultra-high frequency band separating filters
DE112008000116B4 (en) FILTER WORKING WITH ACOUSTIC WAVES
DE102016112993B4 (en) Notch filter as well as this comprehensive extractor arrangement
RU2081481C1 (en) Frequency-selective shf matrix
DE19610806A1 (en) Acoustic surface wave filter with sharp cut off characteristic
US8228135B2 (en) Band combining filter
RU2355078C1 (en) Device for multiple use of receiving antennae
DE102018101219A1 (en) Adaptive RF filter and method for switching an adaptive RF filter
DE2001433A1 (en) Piezoelectric ceramic belt filter
DE4009076C2 (en)
DE102018102832A1 (en) Filter circuit with a notch filter
GB1524894A (en) Transmission line filters and radar system
RU2121214C1 (en) Surface-acoustic-wave frequency-selective matrix
DE102009003884B4 (en) multiplexer
RU187246U1 (en) Switched High Selector
JP2004207979A (en) Multiplexer
WO2001065689A1 (en) Resonator filter that is coupled to transverse modes and requires less space