RU2517397C1 - Higher frequencies waveguide filter - Google Patents
Higher frequencies waveguide filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517397C1 RU2517397C1 RU2013100501/08A RU2013100501A RU2517397C1 RU 2517397 C1 RU2517397 C1 RU 2517397C1 RU 2013100501/08 A RU2013100501/08 A RU 2013100501/08A RU 2013100501 A RU2013100501 A RU 2013100501A RU 2517397 C1 RU2517397 C1 RU 2517397C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- filter
- diaphragms
- frequency
- diaphragm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах высокой мощности для грубого измерения частоты мощного микроволнового излучения, а также для подавления внеполосных и паразитных колебаний. При разработке фильтров для грубого измерения частоты мощного микроволнового излучения особое внимание уделяется обеспечению высокой электропрочности, минимальным потерям в полосе пропускания, значительному подавлению паразитного СВЧ сигнала вне полосы пропускания (более 50 дБ), большой крутизне характеристики фильтра из режима подавления в режим пропускания. С помощью такого типа фильтра можно измерять частоту мощных СВЧ-приборов гигаваттного уровня мощности - релятивистских ЛОВ и ЛБВ, магнетронов, виркаторов и др. Чаще всего для этих целей используют фильтры на основе прямоугольного волновода с конусными согласующими переходами.The invention relates to microwave electronics and can be used in waveguide paths of high power for rough measurement of the frequency of high-power microwave radiation, as well as to suppress out-of-band and spurious oscillations. When developing filters for coarse measuring the frequency of high-power microwave radiation, special attention is paid to ensuring high electric strength, minimal loss in the passband, significant suppression of the parasitic microwave signal outside the passband (more than 50 dB), and a large slope of the filter characteristics from suppression to pass mode. Using this type of filter, it is possible to measure the frequency of high-power microwave devices of a gigawatt power level - relativistic BWTs and TWTs, magnetrons, vircators, etc. Most often, filters based on a rectangular waveguide with conical matching junctions are used for these purposes.
Известна конструкция волноводного фильтра верхних частот (ФВЧ), на основе прямоугольного волновода с конусными согласующими переходами (см. Линии передачи сантиметровых волн. Перевод с английского. Под редакцией Ремеза. Издательство Советское Радио. М.: 1951. с.249-251). В волноводе ниже определенной критической частоты волна экспоненциально затухает вдоль направления распространения, предельная частота называется критической частотой волновода и зависит от геометрии волновода и от типа волны. Фильтр, в котором имеет место аналогичное явление, называют волноводным фильтром на критической частоте, и для данного типа фильтров критическая частота и частота среза фильтра совпадают. Фильтр обладает рядом недостатков, таких как: сложность изготовления, отсутствие перестройки частоты среза.The known design of the waveguide high-pass filter (HPF), based on a rectangular waveguide with conical matching junctions (see transmission lines of centimeter waves. Translation from English. Edited by Remez. Publishing House Soviet Radio. M .: 1951. S. 251.-251-251). In a waveguide below a certain critical frequency, the wave decays exponentially along the direction of propagation, the limiting frequency is called the critical frequency of the waveguide and depends on the geometry of the waveguide and on the type of wave. A filter in which a similar phenomenon takes place is called a waveguide filter at a critical frequency, and for this type of filter, the critical frequency and the cutoff frequency of the filter are the same. The filter has several disadvantages, such as: the complexity of manufacturing, the lack of tuning of the cutoff frequency.
В качестве ближайшего аналога выбран волноводный фильтр верхних частот на критической частоте, описанный в заявке JP 8204404 (A), 1996-08-09, WAVEGUIDE HIGH-PASS FILTER. В этом фильтре согласование закритического волновода с входным и выходным волноводами осуществляется с помощью диафрагм, встроенных во всю ширину узких стенок волновода, со ступенчатым изменением высоты диафрагмы. К недостаткам данного фильтра следует отнести следующее: он сложен и дорог в изготовлении; в нем отсутствует перестройка частоты среза, как и у описанного выше аналога.As the closest analogue, a waveguide high-pass filter at a critical frequency was selected, as described in JP 8204404 (A), 1996-08-09, WAVEGUIDE HIGH-PASS FILTER. In this filter, the supercritical waveguide is matched with the input and output waveguides using diaphragms built into the entire width of the narrow walls of the waveguide with a stepwise change in the height of the diaphragm. The disadvantages of this filter include the following: it is complex and expensive to manufacture; there is no tuning of the cutoff frequency, as in the analog described above.
Задачей, на которую направлено данное изобретение, является разработка волноводного фильтра верхних частот, имеющего перестройку частоты среза, простого и относительно дешевого в изготовлении.The problem to which this invention is directed is the development of a waveguide high-pass filter having a tunable cut-off frequency that is simple and relatively cheap to manufacture.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый волноводный фильтр верхних частот, как и фильтр прототип, представляет из себя отрезок прямоугольного волновода с фланцами и со встроенными в узкие стенки волновода на всю ширину стенки волновода диафрагмами и обеспечивает согласование с входным и выходным волноводами.The technical result is achieved by the fact that the proposed high-pass waveguide filter, like the prototype filter, is a segment of a rectangular waveguide with flanges and diaphragms embedded in narrow waveguide walls over the entire width of the waveguide wall and ensures coordination with the input and output waveguides.
Новым в предлагаемом перестраиваемом волноводном фильтре высоких частот является то, что диафрагмы в узких стенках волновода имеют постоянную заданную высоту, со стороны одной из широких стенок волновода также встроена диафрагма заданной высоты, со стороны противоположной ей широкой стенки волновода в прорезанную неизлучающую щель встроена механически перестраиваемая по глубине погружения диафрагма, а для улучшения согласования в полосе пропускания фильтра торцевые концы диафрагм скошены под углом.New in the proposed tunable high-frequency waveguide filter is that the diaphragms in the narrow walls of the waveguide have a constant specified height, from the side of one of the wide walls of the waveguide a diaphragm of a given height is also built in, from the side of the wide waveguide wall opposite to it, a mechanically tunable the depth of immersion of the diaphragm, and to improve matching in the passband of the filter, the end ends of the diaphragms are beveled at an angle.
Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
На Фиг.1-3 представлен перестраиваемый волноводный фильтр верхних частот: на Фиг.1 - трехмерное изображение; Фиг.2 - сечение в вертикальной плоскости; Фиг.3 - сечение в горизонтальной плоскости.Figure 1-3 presents a tunable waveguide high-pass filter: Figure 1 - three-dimensional image; Figure 2 is a cross section in a vertical plane; Figure 3 is a cross section in the horizontal plane.
Волноводный фильтр верхних частот состоит из отрезка прямоугольного волновода 1 с фланцами, двух диафрагм 2 и одной диафрагмы 3. Диафрагмы 2 и 3 впаяны в волновод 1 и имеют постоянную высоту. Кроме этого, в противоположной от диафрагмы 3 стенке волновода 1 в прорезанную неизлучающую щель встроена механически перестраиваемая по глубине погружения диафрагма 4, изменяющая частоту среза волноводного фильтра верхних частот. Щель, через которую вводится диафрагма 4, прорезана вдоль широкой стенки волновода 1 и является неизлучающей. Для улучшения согласования торцевые концы диафрагм 2, 3 и 4 скошены под углом.The waveguide high-pass filter consists of a segment of a rectangular waveguide 1 with flanges, two
Принцип работы предлагаемого волноводного фильтра верхних частот можно пояснить с помощью теории волноводов. Диафрагмы 2, 3 и 4 изменяют поперечное сечение прямоугольного волновода так, что он становится П или Н-образным (см. Л.А.Вайнштейн. Электромагнитные волны. 2-е изд., перераб. и доп. - М: Радио и связь, 1988. 440 с. - с.154-155). Критическая частота такого волновода определяется не только поперечным размером волновода А, (зазор между диафрагмами 2), но и зазором Δ2 между диафрагмой 3 и противоположной стенкой волновода. При наличии диафрагмы 4 Δ2 есть величина зазора между диафрагмами 3 и 4. Изменяя зазор Δ2 путем механического перемещения диафрагмы 4 можно перестраивать критическую частоту Н-образного волновода, которая в нашем случае является частотой среза волноводного фильтра верхних частот. Тогда коэффициент прохождения сигнала T (f) через волноводный фильтр верхних частот в зависимости от частоты сигнала f [Гц] можно представить в следующем видеThe principle of operation of the proposed waveguide high-pass filter can be explained using the theory of waveguides. The
T(f)[дБ]=20 lgе-к(f)L,T (f) [dB] = 20 lge -k (f) L ,
где
L [m] - длина волновода.L [m] is the waveguide length.
Изменение частоты среза волноводного фильтра верхних частот можно также пояснить следующим образом. Диафрагмы 2 со стороны боковых узких стенок являются аналогом индуктивностей, диафрагмы 3 и 4 со стороны широких стенок волновода являются аналогом последовательной емкости. Чем больше зазор Δ1 между диафрагмами 2, тем больше индуктивность и ниже частота среза волноводного фильтра верхних частот. С другой стороны, чем больше емкостной зазор Δ2 между диафрагмами 3 и 4, тем меньше емкость и больше частота среза волноводного фильтра верхних частот.The change in the cutoff frequency of the high-pass waveguide filter can also be explained as follows.
Подбором длин боковых диафрагм 2, 3 и 4, а также величин скоса их торцевых концов можно минимизировать потери (<2 дБ) в рабочей полосе частот волноводного фильтра верхних частот выше частоты среза, а также достичь относительно большого подавления (>50 дБ) вне его полосы пропускания.By selecting the lengths of the
Основное согласование волноводного фильтра верхних частот с входным и выходным волноводами осуществляется непосредственно за счет его конфигурации. За счет того, что торцевые концы диафрагм 2, 3 и 4 скошены под углом, происходит дополнительное согласование в полосе частот пропускания фильтра.The main matching of the high-pass waveguide filter with the input and output waveguides is carried out directly due to its configuration. Due to the fact that the end ends of the
Опытный образец волноводного фильтра верхних частот был реализован в 3-сантиметровом диапазоне длин волн. Вариация глубины погружения диафрагмы 4 в пределах 0-3,5 мм позволила перестраивать частоту среза фильтра верхних частот в пределах от 0 до 20% от ее значения, не ухудшая существенно потери в его рабочей полосе (<2 дБ). При использовании в механизме перемещения диафрагмы 4 стандартного микрометрического винта обеспечивается точность установки частоты среза не хуже 10 МГц.A prototype waveguide high-pass filter was implemented in the 3-cm wavelength range. Variation in the immersion depth of the
Электрическая прочность фильтра определяется в основном емкостным зазором Δ2. Волноводный фильтр верхних частот был испытан на электропрочность в 3-сантиметровом диапазоне длин волн. При величине емкостного зазора Δ2=6 мм между диафрагмой 3 и противоположной стенкой волновода 1 уровень импульсной мощности, при котором волноводный фильтр верхних частот показал работу без пробоев, составил ~150 кВт при длительности импульсов излучения 1,5 мкс.The dielectric strength of the filter is determined mainly by the capacitive gap Δ 2 . The waveguide high-pass filter was tested for electrical strength in the 3-centimeter wavelength range. With a capacitance gap of Δ 2 = 6 mm between the
Таким образом, предлагаемый волноводный фильтр верхних частот обеспечивает перестройку по частоте среза, не является сложным в изготовлении, обладает хорошей электрической прочностью, удовлетворяет условиям минимальных потерь в полосе пропускания и значительного подавления паразитного СВЧ сигнала вне полосы пропускания.Thus, the proposed waveguide high-pass filter provides tuning according to the cutoff frequency, is not difficult to manufacture, has good electrical strength, satisfies the conditions of minimal loss in the passband and significant suppression of spurious microwave signal outside the passband.
Набор таких перестраиваемых волноводных фильтров верхних частот с различными значениями частоты среза позволяет грубо измерять частоту микроволнового излучения. Наличие перестройки частоты среза фильтра позволяет минимизировать количество фильтров, необходимых для перекрытия требуемого диапазона частот. Например, для перекрытия диапазона частот 8-12 ГГц достаточно использовать два предлагаемых перестраиваемых волноводных фильтра верхних частот, каждый из которых обеспечивает плавную перестройку частоты среза с точность не хуже 10 МГц. Для сравнения, для перекрытия того же диапазона частот необходимо использовать девять неперестраиваемых фильтров-прототипов с частотами среза, отличающимися на 500 МГц.A set of such tunable high-frequency waveguide filters with different cut-off frequencies makes it possible to roughly measure the frequency of microwave radiation. The presence of tuning of the cutoff frequency of the filter allows you to minimize the number of filters required to cover the required frequency range. For example, to cover the frequency range of 8-12 GHz, it is sufficient to use the two proposed tunable high-pass waveguide filters, each of which provides a smooth tuning of the cutoff frequency with an accuracy of no worse than 10 MHz. For comparison, to cover the same frequency range, it is necessary to use nine non-tunable prototype filters with cutoff frequencies different by 500 MHz.
Волноводный фильтр верхних частот предназначен для использования в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн. Использование специальной технологии изготовления диафрагм и посадочных мест для них в волноводе (например, методом электроэрозионной обработки) позволяет изготавливать фильтры предлагаемой конструкции для использования в миллиметровом диапазоне длин волн.The waveguide high-pass filter is intended for use in the decimeter and centimeter wavelength ranges. Using special technology for the manufacture of diaphragms and seats for them in the waveguide (for example, by EDM) allows us to produce filters of the proposed design for use in the millimeter wavelength range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100501/08A RU2517397C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Higher frequencies waveguide filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100501/08A RU2517397C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Higher frequencies waveguide filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2517397C1 true RU2517397C1 (en) | 2014-05-27 |
Family
ID=50779480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013100501/08A RU2517397C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Higher frequencies waveguide filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2517397C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583062C1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-05-10 | Алексей Валентинович Палицин | Low-frequency waveguide filter |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1113862A1 (en) * | 1983-03-17 | 1984-09-15 | Научно-Исследовательский Институт Механики И Физики При Саратовском Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Университете Им.Н.Г.Чернышевского | Super-high-frequency attenuator |
US6285267B1 (en) * | 1997-08-21 | 2001-09-04 | Robert Bosch Gmbh | Waveguide filter |
EP1538692A1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-08 | Alcatel | Rectangular waveguide filter with extracted poles |
US7663452B2 (en) * | 2005-02-18 | 2010-02-16 | The United States Of America As Represented By The Secertary Of The Navy | Ridge-waveguide filter and filter bank |
SU778591A1 (en) * | 1979-05-03 | 2010-02-27 | Институт прикладной физики АН СССР | REJECTABLE BAND STRIPPING FILTER |
US7821355B2 (en) * | 2008-10-27 | 2010-10-26 | Starling Advanced Communications Ltd. | Waveguide antenna front end |
RU2421852C1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-06-20 | Алексей Валентинович Палицин | Reconfigured band-pass wave-guide filter for measurement of powerful microwave radiation frequency |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100501/08A patent/RU2517397C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU778591A1 (en) * | 1979-05-03 | 2010-02-27 | Институт прикладной физики АН СССР | REJECTABLE BAND STRIPPING FILTER |
SU1113862A1 (en) * | 1983-03-17 | 1984-09-15 | Научно-Исследовательский Институт Механики И Физики При Саратовском Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Университете Им.Н.Г.Чернышевского | Super-high-frequency attenuator |
US6285267B1 (en) * | 1997-08-21 | 2001-09-04 | Robert Bosch Gmbh | Waveguide filter |
EP1538692A1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-08 | Alcatel | Rectangular waveguide filter with extracted poles |
US7663452B2 (en) * | 2005-02-18 | 2010-02-16 | The United States Of America As Represented By The Secertary Of The Navy | Ridge-waveguide filter and filter bank |
US7821355B2 (en) * | 2008-10-27 | 2010-10-26 | Starling Advanced Communications Ltd. | Waveguide antenna front end |
RU2421852C1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-06-20 | Алексей Валентинович Палицин | Reconfigured band-pass wave-guide filter for measurement of powerful microwave radiation frequency |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583062C1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-05-10 | Алексей Валентинович Палицин | Low-frequency waveguide filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yuceer | A reconfigurable microwave combline filter | |
US8981880B2 (en) | Waveguide band-pass filter with pseudo-elliptic response | |
CN110289469B (en) | Band-pass filter based on tunable one-dimensional filter array and design method thereof | |
US8975985B2 (en) | Frequency-tunable microwave bandpass filter | |
US7746190B2 (en) | Polarization-preserving waveguide filter and transformer | |
RU2517397C1 (en) | Higher frequencies waveguide filter | |
Jin et al. | A miniaturized bandpass filter basing on HMSIW loaded dual-mode CSRR | |
RU2649089C1 (en) | Fixed wireless-wrapping waveguide filter | |
RU146668U1 (en) | WAVEGUIDE BANDWAVE FILTER MICROWAVE FILTER | |
RU2740684C1 (en) | Tunable band-stop (rejection) waveguide filter | |
CN101931114A (en) | Asymmetric DGS (Defected Ground Structure) structure cascaded filter | |
RU2583062C1 (en) | Low-frequency waveguide filter | |
Cao et al. | A tunable dual-band bandpass filter using asymmetrical varactor-loaded HWRs and defected ground structure | |
RU158942U1 (en) | WAVEGUIDE MICROWAVE FILTER | |
RU2421852C1 (en) | Reconfigured band-pass wave-guide filter for measurement of powerful microwave radiation frequency | |
RU2696817C1 (en) | Tunable band-close waveguide filter | |
RU2590313C1 (en) | Strip harmonic filter | |
Lekshmy et al. | Analysis of dual-band hairpin resonator filter | |
Mehdi et al. | Millimetre-wave all symmetric edge-coupled bandpass filter | |
JP2006157198A (en) | Non-waveguide line/waveguide transformer | |
JP4044865B2 (en) | Filter using cavity resonator and manufacturing method thereof | |
Chen et al. | Substrate integrated waveguide filters for airborne and satellite system applications | |
CN101227018A (en) | Method for inhibiting microwave filter parasitize pass band based on frequency change metallicity like material | |
Pourbagher et al. | Compact broad band-stop filter with circular fractal-shaped stubs for X-band radar applications | |
RU137159U1 (en) | INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR |