RU2449432C1 - Коаксиальный резонатор - Google Patents
Коаксиальный резонатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449432C1 RU2449432C1 RU2010149328/07A RU2010149328A RU2449432C1 RU 2449432 C1 RU2449432 C1 RU 2449432C1 RU 2010149328/07 A RU2010149328/07 A RU 2010149328/07A RU 2010149328 A RU2010149328 A RU 2010149328A RU 2449432 C1 RU2449432 C1 RU 2449432C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- coaxial
- frequency
- inventive
- coaxial resonator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Коаксиальный резонатор относится к технике сверхвысоких частот и предназначен для создания частотно-селективных устройств СВЧ, задающих цепей автогенераторов и др. Коаксиальный резонатор содержит корпус - экран, внутри которого расположен отрезок коаксиального волновода, заполненного диэлектриком, при этом внешний и внутренний проводники коаксиального волновода замкнуты одним концом на экран с противоположных сторон. Техническим результатом изобретения является уменьшение размеров коаксиального резонатора, увеличение его добротности, а также увеличение отношения частот первых двух резонансов. 6 ил.
Description
Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено, например, для создания частотно-селективных устройств СВЧ, задающих цепей автогенераторов и др.
Известна конструкция коаксиального резонатора [С.И.Орлов // Расчет и конструирование коаксиальных резонаторов. - М.: Сов. радио, 1970. - 256 с. Стр.32], образованного отрезком коаксиальной линии. Резонатор представляет собой короткозамкнутый с одной стороны отрезок коаксиальной линии с воздушным заполнением.
Недостатком резонатора является его сравнительно большие габариты на частотах метрового диапазона длин волн.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является диэлектрический коаксиальный резонатор [Ю.М.Безбородов, С.И.Каленичий, Т.Н.Нарытник, В.Г.Цикалов // Коаксиальные диэлектрические резонаторы и устройства на их основе. Обзоры по электронной технике. Серия 1. СВЧ-техника. Выпуск 2 (1662) - М.: ЦНИИ «Электроника», 1992 - 38 с. Стр. 24. (Прототип)]. Он содержит корпус - экран, внутри которого расположен отрезок коаксиального волновода, заполненного диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, проводники которого с одной стороны замкнуты на экран.
Такой резонатор за счет большей взаимной емкости проводников коаксиальной линии имеет меньшие размеры по сравнению с первым аналогом, однако его добротность при этом меньше.
Техническим результатом изобретения является уменьшение размеров коаксиального резонатора, увеличение его добротности, а также увеличение отношения частоты второго резонанса к частоте первого.
Указанный технический результат достигается тем, что в коаксиальном диэлектрическом резонаторе, содержащем корпус - экран, внутри которого расположен отрезок коаксиального волновода, заполненного диэлектриком, новым является то, что внешний и внутренний проводники коаксиального волновода замкнуты одним концом на экран с противоположных сторон.
Отличия заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что внешний и внутренний проводники коаксиального волновода замкнуты одним концом на экран с противоположных сторон. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Известно, что коаксиальные резонаторы находят широкое применение для создания частотно-селективных устройств и, в частности, фильтров в различной измерительной аппаратуре, системах связи, радиолокации и радионавигации. Вместе с тем традиционные конструкции коаксиальных резонаторов не позволяют разрабатывать на их основе устройства метрового диапазона длин волн (f<300 МГц) из-за значительных размеров и сравнительно низкой добротности на этих частотах.
Изобретение поясняется чертежами: Фиг.1 - конструкция предлагаемого коаксиального резонатора. Фиг.2 - эквивалентные схемы заявляемого резонатора и резонатора-прототипа для нижайшей моды колебаний. Фиг.3 - сравнение амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) заявляемого коаксиального резонатора и резонатора-прототипа. Фиг.4 - измеренная АЧХ заявляемого коаксиального резонатора. Фиг.5 - конструкция двухзвенного полосно-пропускающего фильтра на основе заявляемого коаксиального резонатора. Фиг.6 - измеренная амплитудно-частотная характеристика потерь на прохождение экспериментального двухзвенного полосно-пропускающего фильтра на основе заявляемого резонатора.
Заявляемое устройство (Фиг.1) содержит корпус - экран 1, внутри которого находится отрезок коаксиального волновода, заполненного диэлектриком 2. При этом внешний 3 и внутренний 4 проводники коаксиального волновода замкнуты на экран одним концом с противоположных сторон.
Предложенная конструкция коаксиального резонатора позволяет значительно уменьшить размеры и повысить собственную добротность по сравнению с прототипом, а значит, и уменьшить габариты и вносимые потери фильтров на их основе. Кроме того, отношение частоты второго резонанса к частоте первого для такого резонатора значительно больше, чем у прототипа, что позволяет реализовывать фильтры с широкой полосой заграждения.
Как известно, значение собственной добротности любого электродинамического резонатора можно выразить через параметры эквивалентного ему колебательного контура:
где L и С - эквивалентные индуктивность и емкость, a R - эквивалентное активное сопротивление, характеризующие потери в резонаторе.
Для заявляемого коаксиального резонатора (Фиг.1) эквивалентная схема на сосредоточенных элементах вблизи частот первой (нижайшей) моды колебаний показана на Фиг.2а.
Резонансная частота первой моды заявляемого резонатора, соответствующая структуре электромагнитного поля с одинаково направленными токами в обоих проводниках, может быть выражена через параметры эквивалентного контура следующим образом:
а добротность резонатора определяется выражением:
Для резонатора-прототипа эквивалентная схема имеет вид, представленный на Фиг.2б, а соответствующие формулы имеют вид:
Понижение частоты и увеличение добротности заявляемого резонатора по отношению к резонатору-прототипу при одинаковых конструктивных параметрах можно охарактеризовать формулой:
Из формулы видно, что у заявляемого коаксиального резонатора при одинаковой его длине с прототипом резонансная частота ниже, или при одинаковой резонансной частоте - длина меньше, при этом также достигается выигрыш в добротности. В заявляемом резонаторе, как показали исследования, понижение частоты, увеличение добротности и увеличение отношения первых двух резонансных частот по сравнению с резонатором-прототипом, при прочих равных условиях, зависит от разности диаметров проводников: чем она меньше, тем больше указанные эффекты.
Заявляемый технический результат достигается следующим образом. На резонансной частоте конструкции, когда на длине каждого проводника укладывается четверть длины волны электромагнитного колебания, токи в проводниках резонатора имеют одинаковое направление, т.е. магнитное взаимодействие токов в резонаторе максимально. Следовательно, возрастает величина энергии, запасенная магнитным полем заявляемого резонатора по сравнению с резонатором-прототипом, в котором на нижайшей по частоте моде токи направлены противоположно. В результате за счет взаимодействия токов эквивалентная индуктивность заявляемого коаксиального резонатора будет значительно выше, чем у резонатора прототипа, а следовательно, будет выше его собственная добротность и ниже резонансная частота.
На Фиг.3 представлены измеренные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) потерь на прохождение заявляемого коаксиального диэлектрического резонатора (сплошная линия) и резонатора-прототипа (штриховая линия), включенных со слабой связью в измерительный тракт. Отрезок коаксиальной линии был выполнен на основе материала с высокой диэлектрической проницаемостью ε=33. Остальные конструктивные параметры были следующими: длина резонатора lr=12.5 мм, длина цилиндрических проводников ls=12 мм, их диаметры d=2 мм и D=8.2 мм, корпус-экран имел форму прямоугольного параллелепипеда с внутренними размерами 13×13×12.5 мм3. Видно, что заявляемая конструкция при прочих равных условиях имеет меньшую резонансную частоту и более высокую добротность (f0=500 МГц и Q=200) по сравнению с резонатором-прототипом (f0=700 МГц и Q=100), кроме того, отношение второй резонансной частоты к первой для нее больше (f2/f1=3.15), чем у прототипа (f2/f1=2.7), что подтверждает заявляемый технический результат.
Как показали проведенные исследования, уменьшение толщины диэлектрика в заявляемом резонаторе позволяет существенно увеличить отношение второй резонансной частоты к первой. Для подтверждения вышесказанного был изготовлен макет предлагаемого коаксиального резонатора, который имел следующие конструктивные параметры: диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика ε=33, длина резонатора lr=35 мм, длина цилиндрических проводников ls=34 мм, их диаметры d=3 мм и D=4 мм, корпус-экран имел форму прямоугольного параллелепипеда с внутренними размерами 35×24×15 мм3. На Фиг.4 представлена измеренная АЧХ изготовленного резонатора, для которого отношение второй резонансной частоты к первой составило f2/f1≈9, что существенно больше, чем у известных конструкций коаксиальных резонаторов. При этом добротность первого резонанса составила Q=250, а его частота всего f1=100 МГц, что при указанных габаритах является существенным достижением.
На Фиг.5 представлена конструкция изготовленного макета двухзвенного полосно-пропускающего фильтра на основе заявляемого коаксиального резонатора. Конструктивные параметры фильтра были следующими: размеры корпуса, являющегося общим для обоих резонаторов, 34×15×15 мм3, расстояние между осями коаксиальных резонаторов S=20 мм, длина резонаторов lr=15 мм, длина цилиндрических проводников ls=14 мм, их диаметры d=3 мм и D=4 мм, диэлектрическая проницаемость материала ε=33.
На Фиг.6 представлена измеренная АЧХ изготовленного макета двухзвенного фильтра. Фильтр имеет относительную ширину полосы пропускания Δf3/f0=2% (по уровню - 3 дБ) с центральной частотой f0≈240 МГц и КСВ<1.4 в полосе пропускания. Видно, что использование заявляемого коаксиального диэлектрического резонатора позволяет получать высокие селективные свойства фильтра в метровом диапазоне длин волн при небольших размерах. Так полоса заграждения по уровню - 80 дБ составляет почти 3 октавы, а вносимые потери в полосе пропускания всего - 2 дБ.
Таким образом, на основе предложенного коаксиального резонатора можно создавать миниатюрные частотно-селективные устройства метрового диапазона длин волн с улучшенными электрическими характеристиками, которые могут найти применение в системах радиолокации, радионавигации, связи, в различной измерительной и специальной аппаратуре.
Claims (1)
- Коаксиальный резонатор, содержащий корпус - экран, внутри которого расположен отрезок коаксиального волновода, заполненного диэлектриком, отличающийся тем, что внешний и внутренний проводники коаксиального волновода замкнуты одним концом на экран с противоположных сторон.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149328/07A RU2449432C1 (ru) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Коаксиальный резонатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149328/07A RU2449432C1 (ru) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Коаксиальный резонатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2449432C1 true RU2449432C1 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010149328/07A RU2449432C1 (ru) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Коаксиальный резонатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449432C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU359719A1 (ru) * | Ю. И. Никитин , В. В. Яковлев | Перестраиваемый коаксиальный резонатор | ||
RU94031907A (ru) * | 1994-08-31 | 1996-06-20 | Войсковая часть N 60130 | Диэлектрический фокусирующий резонатор |
RU53073U1 (ru) * | 2005-10-12 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Диплексер |
RU67341U1 (ru) * | 2007-05-24 | 2007-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Диплексер на диэлектрических резонаторах |
EP1962371A1 (en) * | 2007-02-21 | 2008-08-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric multimode resonator |
WO2009016947A1 (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 誘電体共振器装置およびその製造方法 |
-
2010
- 2010-12-02 RU RU2010149328/07A patent/RU2449432C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU359719A1 (ru) * | Ю. И. Никитин , В. В. Яковлев | Перестраиваемый коаксиальный резонатор | ||
RU94031907A (ru) * | 1994-08-31 | 1996-06-20 | Войсковая часть N 60130 | Диэлектрический фокусирующий резонатор |
RU53073U1 (ru) * | 2005-10-12 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Диплексер |
EP1962371A1 (en) * | 2007-02-21 | 2008-08-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric multimode resonator |
RU67341U1 (ru) * | 2007-05-24 | 2007-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Диплексер на диэлектрических резонаторах |
WO2009016947A1 (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 誘電体共振器装置およびその製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ОБЗОРЫ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ, СЕРИЯ 1, СВЧ ТЕХНИКА, ВЫПУСК 2 (1662). - М.: ЦНИИ ЭЛЕКТРОНИКА, 1992, с.24. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10847861B2 (en) | Multimode resonator | |
Kurudere et al. | Novel microstrip fed mechanically tunable combline cavity filter | |
Iskander et al. | A constant-Q tunable combline bandpass filter using angular tuning technique | |
JP2001189612A (ja) | 共振器、共振素子、共振器装置、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 | |
RU99248U1 (ru) | Полосковый резонатор на двойной подвешенной подложке | |
RU2449432C1 (ru) | Коаксиальный резонатор | |
US10693205B2 (en) | Resonator, filter, and communication device | |
Lovato et al. | Electrically tunable integrated patch antenna with planar filter | |
Liu et al. | A Miniature Bandpass filter with split ring resonator and asymmetrical coupled lines | |
Mao et al. | Miniaturized dual-mode ring bandpass filters with patterned ground plane | |
Letavin | Compact bandpass filter with microstrip resonators | |
WO2021117355A1 (ja) | 誘電体導波管共振器及び誘電体導波管フィルタ | |
CN201478418U (zh) | 高低端带宽平衡的同轴腔可调滤波器 | |
Keriee et al. | Millimeter-Wave Bandpass Filter By Open Loop Elliptical Ring Resonators | |
Ge et al. | 3-D square coaxial waveguide FSS and equivalent circuit model | |
US10673112B2 (en) | Coaxial line, resonator, and filter | |
RU2818666C1 (ru) | Свч-фильтр гармоник | |
George et al. | Design of edge coupled open loop metamaterial filters | |
KR20040006952A (ko) | 소형 주파수가변 마이크로파 밴드갭 구조를 갖는마이크로스트립링 | |
RU2602695C1 (ru) | Полосно-заграждающий фильтр | |
CN110875506B (zh) | 一种紧凑型介质填充波导滤波器 | |
Rehman et al. | Microwave bandpass filter using QMSIW | |
JP2011066780A (ja) | 誘電体共振部品 | |
JP5966238B2 (ja) | マルチモード共振器、マルチモードフィルタ及び無線通信装置 | |
RU2670366C1 (ru) | Микрополосковый фильтр верхних частот |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181203 |