RU2619363C1 - Band-pass microwave filter - Google Patents
Band-pass microwave filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619363C1 RU2619363C1 RU2016129322A RU2016129322A RU2619363C1 RU 2619363 C1 RU2619363 C1 RU 2619363C1 RU 2016129322 A RU2016129322 A RU 2016129322A RU 2016129322 A RU2016129322 A RU 2016129322A RU 2619363 C1 RU2619363 C1 RU 2619363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- ceramic
- coaxial
- capacitors
- resonators
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/219—Evanescent mode filters
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть использовано в приемных и передающих устройствах для фильтрации импульсных СВЧ-сигналов с повышенным уровнем проходящей мощности.The invention relates to the field of microwave technology and can be used in receiving and transmitting devices for filtering pulsed microwave signals with a high level of transmitted power.
Известен полосно-пропускающий СВЧ-фильтр (ППФ) на дисковых диэлектрических резонаторах, выполненных из керамического материала с высокой термостабильностью и добротностью [1], выбранный за аналог.Known band-pass microwave filter (PPF) on disk dielectric resonators made of ceramic material with high thermal stability and quality factor [1], selected as an analogue.
Конструктивно ППФ (фиг. 1) представляет собой установленные в экранированном корпусе (поз. 1 на фиг. 1) на диэлектрических подставках (поз. 2 на фиг. 1) дисковые диэлектрические резонаторы (поз. 3 на фиг. 1), связь между которыми обеспечивается по электромагнитному полю, а с внешними устройствами - штыревыми возбудителями (поз. 4 на фиг. 1). Наличие подобных элементов связи обеспечивает требуемые для электрической прочности расстояния и позволяет пропускать СВЧ-сигналы с импульсной мощностью не менее 100 Вт.Structurally, the PPF (Fig. 1) is a disk dielectric resonator (pos. 3 in Fig. 1) installed in a shielded case (pos. 1 in Fig. 1) on dielectric supports (pos. 2 in Fig. 1), the connection between which provided by the electromagnetic field, and with external devices - pin exciters (
Устройство [1] имеет следующие недостатки:The device [1] has the following disadvantages:
- низкая стойкость к механическим воздействиям;- low resistance to mechanical stress;
- наличие паразитных полос пропускания вблизи основной частоты;- the presence of spurious passband near the fundamental frequency;
- низкие массогабаритные характеристики.- low weight and size characteristics.
Приведенные выше недостатки обусловлены применением в качестве колебательных систем, работающих на низшем типе колебаний Н01δ, дисковых диэлектрических резонаторов, диаметр которых сопоставим с 1/2 длины волны в диэлектрике, способом крепления дисковых диэлектрических резонаторов и необходимостью размещения всех элементов устройства в экранированном объеме с заданными расстояниями токопроводящих стенок корпуса до дисковых диэлектрических резонаторов и штыревых возбудителей.The above drawbacks are due to the use of disk dielectric resonators as oscillating systems operating on the lower type of vibrations H 01δ , the diameter of which is comparable to 1/2 the wavelength in the dielectric, the method of fastening the disk dielectric resonators and the need to place all elements of the device in a shielded volume with specified the distances of the conductive walls of the housing to disk dielectric resonators and pin exciters.
Известен ППФ на четвертьволновых коаксиальных керамических резонаторах производства фирмы LORCH MICROWAVE [2].Known PPF on quarter-wave coaxial ceramic resonators manufactured by LORCH MICROWAVE [2].
Конструктивно ППФ (фиг. 2) представляет собой размещаемые на металлическом основании (поз. 5 на фиг. 2) четвертьволновые коаксиальные керамические резонаторы (ККР) (поз. 6 на фиг. 2) и закрепленную на них согласующую плату (поз. 7 на фиг. 2), на которой сформированы конденсаторы связи между смежными коаксиальными керамическими резонаторами и конденсаторы связи крайних коаксиальных керамических резонаторов с внешними устройствами. Конструкция ППФ [2] допускает применение в одном изделии коаксиальных керамических резонаторов различной длины из керамических материалов с различными электрофизическими параметрами, что расширяет возможности улучшения электрических характеристик ППФ.Structurally, the PPF (Fig. 2) is a quarter-wave coaxial ceramic resonators (CCR) placed on a metal base (pos. 5 in Fig. 2) (pos. 6 in Fig. 2) and a matching board mounted on them (pos. 7 in Fig. 2) .2), on which coupling capacitors are formed between adjacent coaxial ceramic resonators and coupling capacitors of extreme coaxial ceramic resonators with external devices. The design of PPF [2] allows the use in one product of coaxial ceramic resonators of various lengths made of ceramic materials with various electrophysical parameters, which expands the possibilities for improving the electrical characteristics of PPF.
ППФ [2] имеет следующие недостатки:PPF [2] has the following disadvantages:
- низкую стойкость к механическим воздействиям;- low resistance to mechanical stress;
- низкий уровень пропускаемой мощности (не более 1 Вт согласно справочным данным).- low level of transmitted power (not more than 1 W according to the reference data).
Первый недостаток обусловлен креплением согласующей микроплаты только на опорные стойки (поз. 8 на фиг. 2), вставленные в отверстия коаксиальных керамических резонаторов и гальванически соединенные с их внутренними проводниками, без крепления этой согласующей платы к основанию. При наличии механических вибраций эта плата начинает колебаться, что может, как показала практика их применения, приводить к обрыву полосковых выводов связи с внешними устройствами.The first drawback is due to the mounting of the matching microplate only on the support posts (pos. 8 in Fig. 2), inserted into the holes of the coaxial ceramic resonators and galvanically connected to their internal conductors, without fixing this matching board to the base. In the presence of mechanical vibrations, this board starts to oscillate, which can, as shown by the practice of their application, lead to a break in the strip terminals of communication with external devices.
Второй недостаток обусловлен низким пробивным напряжением конденсаторов связи на согласующей плате, выполненных в виде зазоров между контактными площадками, к которым припаяны внутренние проводники коаксиальных керамических резонаторов.The second drawback is due to the low breakdown voltage of the coupling capacitors on the matching board, made in the form of gaps between the contact pads to which the internal conductors of the coaxial ceramic resonators are soldered.
Известен ППФ на керамических монолитных блоках [3] производства ОАО «Транстроника» (г. Санкт-Петербург).Known PPF on ceramic monolithic blocks [3] manufactured by Transtronika OJSC (St. Petersburg).
Конструктивно ППФ (фиг. 3) представляет собой размещаемый на металлическом основании (поз. 9 на фиг. 3) керамический монолитный блок (поз. 10 на фиг. 3), эквивалентный установленным вплотную четвертьволновым ККР без смежных проводящих стенок, при этом конденсаторы связи (поз. 11 на фиг. 3) выполнены непосредственно на открытом конце керамического монолитного блока в виде зазоров между токопроводящими площадками, соединенными с его внутренними проводниками.Structurally, the PPF (Fig. 3) is a ceramic monolithic block (pos. 9 in Fig. 3) placed on a metal base (pos. 10 in Fig. 3), which is equivalent to the closely mounted quarter-wave Raman without adjacent conducting walls, while the coupling capacitors ( Pos. 11 in Fig. 3) are made directly on the open end of the ceramic monolithic block in the form of gaps between conductive pads connected to its internal conductors.
ППФ [3] отличается высокой стойкостью к механическим воздействиям, малыми габаритами и массой, малым количеством деталей.PPF [3] is characterized by high resistance to mechanical stress, small dimensions and weight, small number of parts.
ППФ [3] имеет следующие недостатки:PPF [3] has the following disadvantages:
- низкий уровень пропускаемой мощности (не более 1 Вт согласно ТУ [3]);- low level of transmitted power (not more than 1 W according to TU [3]);
- высокие требования к технологической отработке техпроцессов изготовления керамических монолитных блоков в условиях массового производства;- high requirements for the technological development of technological processes for the manufacture of ceramic monolithic blocks in mass production;
- исключение возможности применения в одном устройстве керамических материалов с различной диэлектрической проницаемостью, что ограничивает возможности улучшения его электрических характеристик.- the exclusion of the possibility of using in one device ceramic materials with different dielectric constants, which limits the possibility of improving its electrical characteristics.
Первый недостаток обусловлен низким пробивным напряжением емкостей связи, выполненных в виде зазоров между токопроводящими площадками, соединенными с внутренними проводниками керамического монолитного блока.The first drawback is due to the low breakdown voltage of the communication capacitors, made in the form of gaps between conductive pads connected to the internal conductors of the ceramic monolithic block.
Второй недостаток обусловлен необходимостью получения высокой однородности по объему электрофизических параметров керамического материала, из которого изготавливается керамический монолитный блок.The second drawback is due to the need to obtain high uniformity in volume of electrophysical parameters of the ceramic material from which the ceramic monolithic block is made.
Третий недостаток обусловлен моноблочностью конструкции керамического монолитного блока.The third disadvantage is due to the monoblock design of the ceramic monolithic block.
Известен ППФ [4] на четвертьволновых коаксиальных керамических резонаторах квадратного сечения разработки ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова» (г. Нижний Новгород), выбранный за прототип.Known PPF [4] on the quarter-wave coaxial ceramic resonators of square cross section developed by the Federal State Unitary Enterprise Scientific Research Center for Scientific Research Yu.E. Sedakova ”(Nizhny Novgorod), selected for the prototype.
Конструктивно ППФ (фиг. 4) представляет собой размещаемые на металлическом основании (поз. 12 на фиг. 4) четвертьволновые коаксиальные керамические резонаторы квадратного сечения (поз. 13 на фиг. 4) и согласующую плату (поз. 14 на фиг. 4), на которой конденсаторы связи между смежными коаксиальными керамическими резонаторами и связи крайних из них с внешними устройствами выполнены в виде зазоров между контактными площадками, к которым припаяны внутренние проводники коаксиальных керамических резонаторов.Structurally, the PPF (Fig. 4) is a quarter-wave coaxial ceramic resonators of square section (pos. 13 in Fig. 4) placed on a metal base (pos. 12) and a matching board (pos. 14 in Fig. 4), on which the coupling capacitors between adjacent coaxial ceramic resonators and the coupling of the outermost ones with external devices are made in the form of gaps between the contact pads to which the internal conductors of the coaxial ceramic resonators are soldered.
Параметры емкостных элементов С1, С2 и С3 ППФ прототипа, схема которого приведена на фиг. 5, могут быть получены при решении системы уравнений видаThe parameters of the capacitive elements C1, C2 and C3 of the PPF prototype, the circuit of which is shown in FIG. 5 can be obtained by solving a system of equations of the form
гдеWhere
K - комплексный коэффициент передачи, который определяется для двухре-зонаторного ППФ в соответствии с методикой [5];K is the complex transmission coefficient, which is determined for a two-cavity PPF in accordance with the procedure [5];
ω0р - резонансная частота ККР;ω 0р is the resonant frequency of the Raman scattering coefficient;
ω0 - резонансная частота ППФ;ω 0 is the resonant frequency of the PPF;
ω1 и ω2 - граничные частоты полосы пропускания ППФ.ω 1 and ω 2 are the boundary frequencies of the PPF passband.
Из всех возможных выбирается решение, обеспечивающее максимальное значение коэффициента передачи на центральной частоте. Рассматривая для примера ППФ на основе резонаторов, изготовленных из керамического материала с относительной диэлектрической проницаемостью ε=100, при центральной частоте амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ППФ и полосе пропускания (по уровню минус 3 дБ) емкости связи С1,С2 и С3 будут иметь следующие значения:From all possible solutions are selected that provide the maximum value of the transmission coefficient at the center frequency. Considering, for example, PPF based on resonators made of ceramic material with a relative permittivity ε = 100, at the center frequency of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the PPF and bandwidth (in terms of minus 3 dB) the communication capacities C1, C2 and C3 will have the following values:
С1=С3=0,9 пФ; С2=0,23 пФ.C1 = C3 = 0.9 pF; C2 = 0.23 pF.
При реализации данных емкостей связи в виде зазоров в контактных площадках согласующей платы, изготовленной из керамического материала с относительной диэлектрической проницаемостью εп=10 и толщиной подложки h=1 мм, как это сделано в ППФ-прототипе фиг. 4, их ширина может быть определена с помощью графика зависимости отношения погонной емкости к диэлектрической проницаемости подложки от отношения ширины зазора к толщине подложки при заданном отношении ширины контактной площадки к толщине подложки [6]. Для приведенных значений емкостей связи, длине и ширине контактных площадок l=3 мм и w=2 мм ширина зазоров S составляет:When these communication capacities are implemented in the form of gaps in the contact areas of the matching board made of ceramic material with a relative permittivity ε p = 10 and a substrate thickness h = 1 mm, as was done in the PPF prototype of FIG. 4, their width can be determined using a graph of the relationship between the linear capacitance and the dielectric constant of the substrate versus the ratio of the gap width to the thickness of the substrate for a given ratio of the width of the contact pad to the thickness of the substrate [6]. For the given values of the communication capacities, the length and width of the contact pads l = 3 mm and w = 2 mm, the gap width S is:
для С1 и С3-S1=0,075 мм, для С2-S2=0,7 мм.for C1 and C3-S1 = 0.075 mm, for C2-S2 = 0.7 mm.
Согласно [2, 3], предельный уровень пропускаемой мощности составляет 1 Вт для конструкции ППФ с конденсаторами связи, выполненными в виде зазоров между токопроводящими площадками на керамическом основании с диэлектрической проницаемостью ~ 100 и минимальной шириной зазора ~ 0,3 мм. Таким образом, уровень пропускаемой мощности ППФ-прототипа, для которого емкости связи реализованы в виде зазоров в контактных площадках согласующей платы с меньшей диэлектрической проницаемостью (εп=10) и минимальной шириной зазора ~ 0,075 мм, не превысит 1 Вт.According to [2, 3], the maximum level of transmitted power is 1 W for the PPF design with coupling capacitors made in the form of gaps between conductive pads on a ceramic base with a dielectric constant of ~ 100 and a minimum gap width of ~ 0.3 mm. Thus, the level of transmitted power of the PPF prototype, for which the communication capacitance is realized in the form of gaps in the contact areas of the matching board with a lower dielectric constant (ε p = 10) and a minimum gap width of ~ 0.075 mm, will not exceed 1 W.
ППФ [4] отличается возможностью применения в одном ППФ коаксиальных керамических резонаторов, изготовленных из различных керамических материалов для улучшения электрических характеристик, удобством регулировки, стойкостью к механическим воздействиям, а также малыми габаритами и массой.PPF [4] is distinguished by the possibility of using coaxial ceramic resonators made of various ceramic materials in one PPF to improve electrical characteristics, ease of adjustment, resistance to mechanical stress, as well as small dimensions and weight.
ППФ [4] имеет следующие недостатки:PPF [4] has the following disadvantages:
- наличие большого уровня радиационных потерь;- the presence of a large level of radiation loss;
- большое количество комплектующих деталей;- a large number of components;
- низкая технологичность изготовления и сборки;- low manufacturability and assembly;
- низкий уровень пропускаемой мощности (не более 1 Вт).- low level of transmitted power (not more than 1 W).
Первый недостаток обусловлен излучением СВЧ-мощности с открытого конца резонаторов и ленточными перемычками (поз. 15 на фиг. 4), соединяющими внутренние проводники резонаторов с контактными площадками на согласующей плате.The first drawback is caused by microwave radiation from the open end of the resonators and ribbon jumpers (pos. 15 in Fig. 4) connecting the internal conductors of the resonators with the contact pads on the matching board.
Второй недостаток обусловлен конструкцией, в которой, кроме резонаторов, используются основание, согласующая плата и ленточные перемычки.The second drawback is due to the design, in which, in addition to the resonators, the base, matching board and ribbon jumpers are used.
Третий недостаток обусловлен необходимостью применения фотолитографии при изготовлении согласующей платы и пайки ленточных перемычек к внутренним проводникам резонаторов.The third drawback is due to the need to use photolithography in the manufacture of matching boards and soldering ribbon jumpers to the internal conductors of the resonators.
Четвертый недостаток обусловлен низким пробивным напряжением конденсаторов связи на согласующей плате, выполненных в виде зазоров между контактными площадками, к которым припаяны внутренние проводники резонаторов и внешние устройства.The fourth drawback is due to the low breakdown voltage of the coupling capacitors on the matching board, made in the form of gaps between the contact pads to which the internal conductors of the resonators and external devices are soldered.
Техническим результатом предложенного изобретения является создание малогабаритного ППФ с лучшими частотными, мощностными, прочностными и массо-габаритными характеристиками при высокой технологичности изготовления.The technical result of the proposed invention is the creation of small PPF with the best frequency, power, strength and mass-dimensional characteristics with high manufacturability.
Технический результат достигается тем, что в полосно-пропускающем СВЧ-фильтре, содержащем установленные на металлическое основание и гальванически соединенные между собой боковыми поверхностями четвертьволновые резонаторы, изготовленные на основе коаксиальных керамических линий квадратного сечения, каждый резонатор и емкости связи его с другим резонатором или внешним устройством изготовлены как один конструктивный элемент, при этом емкости связи отделены от резонатора зазором в металлизации внешней поверхности коаксиальной керамической линии и выполнены в виде керамических конденсаторов, обкладками которых являются внутренний проводник и боковые поверхности отрезка коаксиальной керамической линии от зазора до открытого торца коаксиальной керамической линии, причем на горизонтальных поверхностях этого отрезка коаксиальной керамической линии отсутствует металлизация.The technical result is achieved by the fact that in a band-pass microwave filter containing quarter-wave resonators mounted on a metal base and galvanically interconnected by side surfaces, made on the basis of square coaxial ceramic lines, each resonator and its coupling capacitance with another resonator or external device made as one structural element, while the communication capacitance is separated from the resonator by a gap in the metallization of the outer surface of the coaxial core nical lines and made in the form of ceramic capacitors, the electrodes which are an inner conductor and the side surface of the coaxial line from the ceramic gap to the open end of the ceramic coaxial line, and on the horizontal surfaces of the coaxial line is absent ceramic metallization.
Ширина зазора, отделяющего резонатор от емкостей связи, определена из величины напряжения поверхностного пробоя, соответствующей заданному значению максимального уровня импульсной мощности входного сигнала.The width of the gap separating the resonator from the communication capacities is determined from the magnitude of the surface breakdown voltage corresponding to a given value of the maximum pulse power level of the input signal.
Формирование емкостей связи в виде керамических конденсаторов, обкладками которых являются боковые поверхности и внутренний проводник коаксиальной керамической линии, обеспечивает у них высокие значения напряжения пробоя.The formation of coupling capacitors in the form of ceramic capacitors, the lining of which are the side surfaces and the inner conductor of the coaxial ceramic line, provides them with high breakdown voltages.
Выполнение резонатора и емкостей связи в виде одной детали обеспечивает высокие прочностные и массо-габаритные характеристики ППФ при минимальном количестве в нем сборочных единиц и высокой технологичности при изготовлении, сборке и регулировке.The implementation of the resonator and communication capacities in the form of a single part provides high strength and mass-dimensional characteristics of PPF with a minimum number of assembly units and high adaptability in the manufacture, assembly and adjustment.
Предлагаемый ППФ поясняют фигуры 1-6.The proposed PPF explain figures 1-6.
На фиг. 1 приведена конструкция ППФ на основе дисковых диэлектрических резонаторов, приведенная в [1]. На фиг. 1 показаны: 1 - корпус ППФ; 2 - диэлектрическая подставка; 3 - дисковый диэлектрический резонатор; 4 - штыревой возбудитель.In FIG. Figure 1 shows the design of the PFD based on disk dielectric resonators, given in [1]. In FIG. 1 shows: 1 - PPF case; 2 - dielectric stand; 3 - disk dielectric resonator; 4 - pin pathogen.
На фиг. 2 приведена конструкция ППФ производства фирмы LORCH MICROWAVE [2]. На фиг. 2 показаны: 5 - металлическое основание; 6 - четвертьволновый коаксиальный керамический резонатор квадратного сечения; 7 - согласующая плата с емкостями связи; 8 - металлическая опора.In FIG. 2 shows the design of PPF manufactured by LORCH MICROWAVE [2]. In FIG. 2 shows: 5 - metal base; 6 - a quarter-wave coaxial ceramic resonator of square section; 7 - matching board with communication capacities; 8 - metal support.
На фиг. 3 приведена конструкция ППФ производства ОАО «Транстроника» [3]. На фиг. 3 показаны: 9 - металлическое основание; 10 - керамический блок; 11 - емкостные зазоры связи.In FIG. Figure 3 shows the design of the PPF manufactured by Transtronika OJSC [3]. In FIG. 3 shows: 9 - metal base; 10 - ceramic block; 11 - capacitive coupling gaps.
На фиг. 4 приведена конструкция ППФ разработки ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова» [4]. На фиг. 4 показаны: 12 - металлическое основание; 13 - четвертьволновый коаксиальный керамический резонатор квадратного сечения; 14 - согласующая плата с емкостями связи; 15 - ленточная перемычка.In FIG. Figure 4 shows the design of the PPF developed by the Federal State Unitary Enterprise Scientific Research Center named after Yu.E. Sedakova ”[4]. In FIG. 4 are shown: 12 — metal base; 13 - a quarter-wave coaxial ceramic resonator of square section; 14 - matching board with communication capacities; 15 - ribbon jumper.
На фиг. 5 приведена эквивалентная схема ППФ, конструкции которых приведены на фиг. 2-4 и предлагаемого ППФ фиг. 6. На фиг. 5 показаны: Z1, Z2 - резонаторы; С1, С3 - конденсаторы связи с внешними устройствами; С2 - конденсатор связи резонаторов между собой.In FIG. 5 shows an equivalent circuit of PPF, the designs of which are shown in FIG. 2-4 and the proposed PPF of FIG. 6. In FIG. 5 shows: Z1, Z2 - resonators; C1, C3 - coupling capacitors with external devices; C2 - capacitor coupling resonators with each other.
На фиг. 6 приведена предлагаемая конструкция ППФ. На фиг. 6 показаны: 16 - металлическое основание; 17 - коаксиальный керамический резонатор квадратного сечения; 18 - конденсатор связи между соседними резонаторами; 19 - конденсатор связи с внешними устройствами; 20 - места пайки; 21 - места выборки металлизации при регулировке частоты; 22 - места выборки металлизации при регулировке связи между резонаторами; 23 - места выборки металлизации при регулировке связи с внешними устройствами; 24 - зазор в металлизации внешнего проводника.In FIG. 6 shows the proposed design of the PPF. In FIG. 6 shows: 16 - metal base; 17 - coaxial ceramic resonator square section; 18 - coupling capacitor between adjacent resonators; 19 - coupling capacitor with external devices; 20 - places of soldering; 21 - places of sampling of metallization when adjusting the frequency; 22 - sampling metallization when adjusting the connection between the resonators; 23 - metallization sampling points when adjusting communication with external devices; 24 - a gap in the metallization of the outer conductor.
В предлагаемом ППФ (фиг. 6) емкости связи между резонаторами (поз. 18 на фиг. 6) и связи крайних резонаторов с внешними устройствами (поз. 19 на фиг. 6) реализованы конденсаторами, обкладками которых являются внутренний проводник коаксиальной керамической линии и ее боковые поверхности, а изолятором керамический материал коаксиальной линии. Минимальная толщина изолятора b составляетIn the proposed PPF (Fig. 6), the coupling capacitance between the resonators (pos. 18 in Fig. 6) and the coupling of the extreme resonators with external devices (pos. 19 in Fig. 6) are implemented by capacitors, the lining of which is the inner conductor of the coaxial ceramic line and its side surfaces, and insulator ceramic material of the coaxial line. The minimum thickness of the insulator b is
гдеWhere
а - ширина коаксиальной линии квадратного сечения (внешнего проводника);a - the width of the coaxial line of square section (external conductor);
d - диаметр отверстия коаксиальной линии квадратного сечения (внутреннего проводника).d is the diameter of the hole of the coaxial line of square section (inner conductor).
В соответствии с (2), при а=6 мм, d=2,5 мм минимальная толщина изолятора b составляетIn accordance with (2), for a = 6 mm, d = 2.5 mm, the minimum thickness of the insulator b is
b=1,75 мм.b = 1.75 mm.
Согласно данным [7], электрическая прочность керамического материала составляет не менее Е≥10 кВ/мм, т.е. для предлагаемого ППФ пробивное напряжение емкостей связи с внешними устройствами С1, С3 составит не менее 17,5 кВ, для емкости связи между резонаторами С2 - не менее 35 кВ (емкость С2 образована двумя включенными последовательно конденсаторами). Таким образом, емкостные элементы предлагаемого ППФ обеспечивают прохождение СВЧ-мощности не менее 100 Вт.According to [7], the dielectric strength of the ceramic material is at least E≥10 kV / mm, i.e. for the proposed PPF, the breakdown voltage of the capacitance of communication with external devices C1, C3 will be at least 17.5 kV, for the capacitance of communication between resonators C2 - at least 35 kV (capacitance C2 is formed by two capacitors connected in series). Thus, the capacitive elements of the proposed PPF provide the passage of microwave power of at least 100 watts.
Ширина зазора в металлизации внешней поверхности коаксиальной керамической линии, разделяющего эту линию на резонатор и емкостные элементы связи (поз. 24 на фиг. 6), выбирается из условия отсутствия поверхностного пробоя на центральной частоте АЧХ ППФ и мало влияет на характеристики резонаторов и емкостей связи.The width of the gap in the metallization of the outer surface of the coaxial ceramic line dividing this line into the resonator and capacitive coupling elements (pos. 24 in Fig. 6) is chosen from the condition that there is no surface breakdown at the center frequency of the frequency-frequency characteristic of the PPF and has little effect on the characteristics of the resonators and coupling capacities.
Длины отрезков коаксиальных керамических линий от зазора до открытого торца резонатора с отсутствующей на горизонтальных поверхностях металлизацией, формирующие емкости связи, могут быть определены:The lengths of the segments of coaxial ceramic lines from the gap to the open end of the resonator with metallization absent on horizontal surfaces forming the coupling capacities can be determined:
- для емкостей связи крайних резонаторов с внешними устройствами С1 и С3, образованных внутренним проводником и внешней вертикальной металлизированной поверхностью отрезка коаксиальной керамической линии [8]- for capacitances of coupling extreme resonators with external devices C1 and C3 formed by an internal conductor and an external vertical metallized surface of a segment of a coaxial ceramic line [8]
- для емкости связи между соседними резонаторами С2, образованной двумя включенными последовательно емкостями между внутренними проводниками и внутренними вертикальными металлизированными поверхностями [8]- for the coupling capacitance between adjacent C2 resonators formed by two capacitances connected in series between the inner conductors and the inner vertical metallized surfaces [8]
Изготовление, сборка и регулировка ППФ осуществляются в следующей последовательности.Production, assembly and adjustment of PPF are carried out in the following sequence.
1. В исходной заготовке в виде короткозамкнутого отрезка коаксиальной керамической линии квадратного сечения (поз. 17 на фиг. 6) на расстоянии, соответствующем ¼ длины волны в керамическом материале, с внешней поверхности снимается механическим способом, например фрезой бор-машины, металлизация с образованием перпендикулярного оси внутреннего отверстия зазора (поз. 24 на фиг. 6). Ширина зазора определяется уровнем максимальной импульсной мощности входного СВЧ-сигнала.1. In the initial workpiece in the form of a short-circuited segment of a coaxial ceramic line of square section (pos. 17 in Fig. 6) at a distance corresponding to ¼ of the wavelength in the ceramic material, it is removed from the external surface by a mechanical method, for example, by cutting a boron machine, metallization with formation perpendicular to the axis of the inner hole of the gap (key 24 in FIG. 6). The gap width is determined by the maximum pulse power level of the input microwave signal.
2. С помощью соотношений (3) и (4) определяется длина отрезка коаксиальной керамической линии от зазора до открытого торца, на котором формируются емкости связи (поз. 18 и поз. 19 на фиг. 6), и далее заготовка укорачивается до полученных расчетным путем значений длины обрезкой или шлифовкой.2. Using relations (3) and (4), the length of the segment of the coaxial ceramic line from the gap to the open end, on which the communication capacities are formed (pos. 18 and pos. 19 in Fig. 6), is determined, and then the workpiece is shortened to those calculated by length values by trimming or grinding.
3. С двух противоположных сторон отрезка коаксиальной керамической линии, на котором формируются емкости связи (поз. 18 и поз. 19 на фиг. 6), снимается механическим путем металлизация, оставшиеся металлизированные поверхности и внутренний проводник будут являться обкладками конденсаторов связи.3. From two opposite sides of the segment of the coaxial ceramic line on which the communication capacities are formed (pos. 18 and pos. 19 in Fig. 6), metallization is removed mechanically, the remaining metallized surfaces and the inner conductor will be the lining of the coupling capacitors.
4. Из металла с минимальным коэффициентом линейного расширения изготавливается основание ППФ (поз. 16 на фиг. 6), размеры которого обеспечивают отсутствие его под отрезком коаксиальной керамической линии, на котором выполняются емкости связи.4. A metal base with a minimum coefficient of linear expansion is used to make a PPF base (pos. 16 in Fig. 6), the dimensions of which ensure its absence under a segment of a coaxial ceramic line on which communication capacities are performed.
5. Установка резонаторов на основание осуществляется пайкой, также пайкой соединяются боковые поверхности соседних резонаторов и конденсаторов связи между резонаторами (поз. 20 на фиг. 6).5. The installation of the resonators on the base is carried out by soldering, also the side surfaces of adjacent resonators and coupling capacitors between the resonators are connected by soldering (pos. 20 in Fig. 6).
6. Регулировка частоты резонатора осуществляется путем частичного снятия механическим путем металлизации (например, фрезой бормашины) с его верхней горизонтальной поверхности со стороны зазора (поз. 21 на фиг. 6).6. The resonator frequency is adjusted by partially removing mechanically metallizing (for example, a mill drill) from its upper horizontal surface from the gap side (pos. 21 in Fig. 6).
7. Регулировка связи между резонаторами осуществляется путем уменьшения площади гальванического контакта спаянных боковых поверхностей с помощью фрезы бор-машины (поз. 22 на фиг. 6).7. Adjustment of the connection between the resonators is carried out by reducing the galvanic contact area of the welded side surfaces using a boron machine cutter (pos. 22 in Fig. 6).
8. Регулировка связи резонатора с внешним устройством осуществляется путем частичного снятия металлизации с его боковой поверхности (поз. 23 на фиг. 6).8. The coupling of the resonator with an external device is adjusted by partially removing the metallization from its side surface (pos. 23 in Fig. 6).
По сравнению с прототипом предлагаемый ППФ имеет следующие преимущества:Compared with the prototype, the proposed PPF has the following advantages:
- простоту конструкции, обусловленную малым количеством комплектующих деталей;- simplicity of design due to the small number of components;
- высокую механическую прочность, обусловленную отсутствием навесных элементов в конструкции;- high mechanical strength due to the absence of attachments in the structure;
- высокую пропускаемую СВЧ-мощность, обусловленную применением в качестве емкостей связи керамических конденсаторов вместо емкостных зазоров;- high transmitted microwave power due to the use of ceramic capacitors as coupling capacitors instead of capacitive gaps;
- высокую технологичность изготовления, сборки и регулировки, обусловленную простотой конструкции, отсутствием согласующей платы и ленточных перемычек, удобством доступа к местам регулировки;- high manufacturability, assembly and adjustment, due to the simplicity of the design, the lack of matching boards and ribbon jumpers, ease of access to the adjustment points;
- низкие потери в полосе пропускания, обусловленные отсутствием излучения открытого конца резонатора и ленточных перемычек.- low loss in the passband due to the absence of radiation from the open end of the resonator and ribbon jumpers.
ЛитератураLiterature
1. Диэлектрические резонаторы / Под ред. М.Е. Ильченко. - М.: Радио и связь, 1989. - 224 с. 1. Dielectric resonators / Ed. M.E. Ilchenko. - M .: Radio and communications, 1989 .-- 224 p.
2. Керамические фильтры типа 4DF4-975/10-M производства фирмы LORCH MICROWAVE, http://www.lorch.com.2. Ceramic filters type 4DF4-975 / 10-M manufactured by LORCH MICROWAVE, http://www.lorch.com.
3. Керамические фильтры типа ФС(3)-975/20 производства ОАО «Транстроника». УЖМК.434834.003ТУ.3. Ceramic filters type FS (3) -975/20 manufactured by Transtronika OJSC. UZHMK.434834.003TU.
4. Антенны и функциональные узлы СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Методы расчета и технология изготовления / Под ред. А.Ю. Седакова. - М.: Радиотехника, 2011. - 101 с.4. Antennas and functional units of the microwave and EHF ranges. Calculation Methods and Manufacturing Technology / Ed. A.Yu. Sedakova. - M .: Radio engineering, 2011 .-- 101 p.
5. Седаков А.Ю., Светлаков Ю.А., Ивойлова М.М. Математическое моделирование в проектировании и технологии фильтров СВЧ на коаксиальных керамических резонаторах // Антенны, 2016. вып. 1(221). - С. 8-17.5. Sedakov A.Yu., Svetlakov Yu.A., Ivoylova M.M. Mathematical modeling in the design and technology of microwave filters on coaxial ceramic resonators // Antennas, 2016. issue. 1 (221). - S. 8-17.
6. Леонченко В.П., Фельдштейн А.Л., Шепелянский Л.А. Расчет полосковых фильтров на встречных стержнях. Справочник. - М.: Связь, 1975. - 44 с.6. Leonchenko V.P., Feldstein A.L., Shepelyansky L.A. Calculation of strip filters on oncoming rods. Directory. - M .: Communication, 1975 .-- 44 p.
7. Справочник по электротехническим материалам. Том 2. / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 242 с.7. Handbook of electrical materials.
8. Мейнке X., Гунлах Ф.В. Радиотехнический справочник. Том 1. – М.: Госэнергоиздат, 1961. - 49 с., 136 с.8. Meinke X., Gunlach F.V. Radio technical reference.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016129322A RU2619363C1 (en) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | Band-pass microwave filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016129322A RU2619363C1 (en) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | Band-pass microwave filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2619363C1 true RU2619363C1 (en) | 2017-05-15 |
Family
ID=58716093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016129322A RU2619363C1 (en) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | Band-pass microwave filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2619363C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716147C1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-03-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of forming phase-shift keyed telemetry system signal and device for its implementation |
RU2743325C1 (en) * | 2020-06-18 | 2021-02-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Band-pass microwave filter |
RU2783807C1 (en) * | 2022-05-04 | 2022-11-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Device for receiving signals from satellite radio navigation systems inside a metal screen |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4795992A (en) * | 1985-12-16 | 1989-01-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Mount for dielectric coaxial resonators |
WO1992015123A1 (en) * | 1991-02-25 | 1992-09-03 | Motorola, Inc. | Monolithic ceramic filter or duplexer having surface mount connections and transmission zeroes |
EP0506340A2 (en) * | 1991-03-25 | 1992-09-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | A dielectric filter |
US5162760A (en) * | 1991-12-19 | 1992-11-10 | Motorola, Inc. | Dielectric block filter with isolated input/output contacts |
US5734304A (en) * | 1992-06-30 | 1998-03-31 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Coaxial dielectric filter having adjacent resonators disposed in opposite directions |
US6191668B1 (en) * | 1992-06-26 | 2001-02-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Coaxial resonator and dielectric filter using the same |
RU2527192C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | Ceramic quasiplanar waveguide filter |
-
2016
- 2016-07-18 RU RU2016129322A patent/RU2619363C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4795992A (en) * | 1985-12-16 | 1989-01-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Mount for dielectric coaxial resonators |
WO1992015123A1 (en) * | 1991-02-25 | 1992-09-03 | Motorola, Inc. | Monolithic ceramic filter or duplexer having surface mount connections and transmission zeroes |
EP0506340A2 (en) * | 1991-03-25 | 1992-09-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | A dielectric filter |
US5162760A (en) * | 1991-12-19 | 1992-11-10 | Motorola, Inc. | Dielectric block filter with isolated input/output contacts |
US6191668B1 (en) * | 1992-06-26 | 2001-02-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Coaxial resonator and dielectric filter using the same |
US5734304A (en) * | 1992-06-30 | 1998-03-31 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Coaxial dielectric filter having adjacent resonators disposed in opposite directions |
RU2527192C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | Ceramic quasiplanar waveguide filter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Козлов В.А., Кунилов А.Л., Ивойлова М.М. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СОСТАВНОГО КОАКСИАЛЬНОГО КЕРАМИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ СВЧ-ДИАПАЗОНА. Антенны. 2016.N 1 (221). С. 18-23. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716147C1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-03-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of forming phase-shift keyed telemetry system signal and device for its implementation |
RU2743325C1 (en) * | 2020-06-18 | 2021-02-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Band-pass microwave filter |
RU2783807C1 (en) * | 2022-05-04 | 2022-11-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Device for receiving signals from satellite radio navigation systems inside a metal screen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110098453B (en) | Radio frequency filter | |
US5926079A (en) | Ceramic waveguide filter with extracted pole | |
US4757285A (en) | Filter for short electromagnetic waves formed as a comb line or interdigital line filters | |
EP2924800B1 (en) | Resonator and filter having the same | |
WO2015124949A1 (en) | Ceramic waveguide filter apparatus | |
CN108711664A (en) | Broadband band hinders resonance filter | |
RU2619363C1 (en) | Band-pass microwave filter | |
JPH0369202B2 (en) | ||
RU2528148C1 (en) | Bandpass microwave filter | |
KR100703719B1 (en) | Filter coupled by the conductive plates with a curved surface | |
US4745379A (en) | Launcher-less and lumped capacitor-less ceramic comb-line filters | |
CN114747086A (en) | Dielectric waveguide filter | |
Krutiev et al. | Design and Fabrication of Compact Waveguide Filter with Complementary Split-ring Resonators (CSRR) | |
US9666922B2 (en) | Dielectric filter, duplexer, and communication device | |
CN114747087B (en) | Dielectric waveguide resonator and dielectric waveguide filter | |
RU2590313C1 (en) | Strip harmonic filter | |
RU2697891C1 (en) | Microstrip diplexer | |
CN111033884B (en) | Filter, duplexer and communication equipment | |
RU2799384C1 (en) | Monolithic strip-line filter with a wide stopband | |
RU2562369C1 (en) | Microstrip dual-band bandpass filter | |
KR100867850B1 (en) | Radio frequence filter and method for manufacturing radio frequence filter | |
RU2743325C1 (en) | Band-pass microwave filter | |
RU2305350C1 (en) | Bandpass filter | |
CN115621688A (en) | Silicon-based MEMS filter | |
RU182125U1 (en) | MICRO-STRIP BAND FILTER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190418 |