RU2626383C1 - Selective device for protection at opposite rods with suppression of higher harmonics - Google Patents
Selective device for protection at opposite rods with suppression of higher harmonics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626383C1 RU2626383C1 RU2016144930A RU2016144930A RU2626383C1 RU 2626383 C1 RU2626383 C1 RU 2626383C1 RU 2016144930 A RU2016144930 A RU 2016144930A RU 2016144930 A RU2016144930 A RU 2016144930A RU 2626383 C1 RU2626383 C1 RU 2626383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- resonators
- output
- resonator
- housing
- 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
- H01P1/22—Attenuating devices
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре для защиты от пробоя каскадов приемного тракта как диодный ограничитель высокого уровня мощности с частотной селекцией входного сигнала, обеспечивающий высокое затухание на входе приемного устройства в режиме высокого уровня мощности и в режиме приема вне полосы пропускания с учетом 2-й, 3-й и 5-й гармоник.The proposed device relates to techniques for microwave frequencies and can be used in electronic equipment to protect against breakdown of the cascades of the receiving path as a diode limiter of a high power level with frequency selection of the input signal, providing high attenuation at the input of the receiving device in high power mode and in reception mode outside the passband taking into account the 2nd, 3rd and 5th harmonics.
Известно микрополосковое защитное устройство «Диодный ограничитель мощности СВЧ» [1], содержащий входную и выходную линию передачи, между которыми расположены каскадно-соединенные системы микрополосковых линий (МПЛ), шунтированные ограничительными диодами. Системы МПЛ выполняются в виде резонатора на связанных МПЛ, при этом каждая линия шунтирована по крайней мере одним ограничительным диодом, установленным на расстоянии, близком к четверти длины волны от одного из концов резонатора. Ограничительные диоды переходят в режим передачи при высоком уровне мощности на входе вне зависимости от источника сигнала управления. Таким образом, повышение уровня максимально допустимой мощности достигается за счет построения входной ступени на основе проходного резонатора на нескольких связанных МПЛ.Known microstrip protective device "Diode power limiter microwave" [1], containing the input and output transmission lines, between which are cascade-connected systems of microstrip lines (MPL), shunted by the limiting diodes. MPL systems are implemented as a resonator on coupled MPLs, with each line being shunted by at least one limiting diode installed at a distance close to a quarter of the wavelength from one of the ends of the resonator. Limit diodes go into transmission mode at a high input power level, regardless of the source of the control signal. Thus, an increase in the level of maximum allowable power is achieved by constructing the input stage based on a through cavity on several coupled MPLs.
Недостатками такого устройства являются:The disadvantages of such a device are:
- слабые селективные свойства конструкции, состоящей всего из одного резонатора;- weak selective properties of a structure consisting of only one resonator;
- отсутствие регулировки резонансного контура по частоте и коэффициенту стоячей волны по напряжению (КСВН);- lack of adjustment of the resonant circuit in frequency and standing wave voltage coefficient (VSWR);
- высокая чувствительность электрических параметров к технологическим допускам на ширину МПЛ и длину резонатора.- high sensitivity of electrical parameters to technological tolerances for the width of the MPL and the length of the resonator.
- максимально допустимая мощность на входе ограничена.- The maximum allowable input power is limited.
Наиболее близким по техническому решению к заявленному устройству защиты является «Селективное устройство защиты на встречных стержнях» [2], выполненное на базе полосно-пропускающего фильтра (ППФ) на встречных стержнях и спроектированное по методу [3], содержит входную и выходную линии связи, три полосковых (стержневых) резонатора с параллельной электромагнитной связью, включенных встречно, короткозамкнутых на одном конце и разомкнутых на другом, образуя емкостную связь резонаторов с корпусом устройства. Крайние резонаторы соединены с входом и выходом устройства с помощью кондуктивных линий через ВЧ коаксиальные соединители, расположенные на корпусе, снабженном подстроечными винтами. В крайнем левом входном резонаторе относительно корпуса включены ограничительные СВЧ-диоды, расположенные попарно и симметрично относительно точки присоединения конструктивной линии связи к резонаторам. На выходном крайне правом резонаторе установлен СВЧ ограничительный диод и конструктивная емкость, величина которой равна емкости СВЧ-диода, причем СВЧ-диод и конструктивная емкость расположены симметрично относительно точки присоединения кондуктивной линии связи в непосредственной близости между собой. СВЧ ограничительный диод подключены к среднему резонатору со стороны его короткозамкнутого конца на расстоянии, равном длине от точки подключения кондуктивной линии связи резонаторов до точки их заземления. Ограничительные диоды в режиме большого входного сигнала полностью всеми тремя короткозамкнутыми на корпус резонаторами перекрывают вход устройства защиты и дают максимальный уровень ослабления сигнала. В режиме приема устройство работает как обычный полосно-пропускающий фильтр с небольшими потерями на основной частоте без подавления высших гармоник: 3-й, 5-й и более высших.The closest technical solution to the claimed protection device is "Selective protection device on the oncoming rods" [2], made on the basis of a band-pass filter (PPF) on the oncoming rods and designed according to the method [3], contains input and output communication lines, three strip (rod) resonators with parallel electromagnetic coupling, included in the opposite direction, short-circuited at one end and open at the other, forming a capacitive coupling of the resonators with the device case. The extreme resonators are connected to the input and output of the device using conductive lines through the RF coaxial connectors located on the housing equipped with trimming screws. In the leftmost input resonator relative to the housing, limit microwave diodes are included, arranged in pairs and symmetrically with respect to the point of attachment of the constructive communication line to the resonators. A microwave limiting diode and structural capacitance, the value of which is equal to the capacitance of a microwave diode, is installed at the output extreme right cavity; moreover, the microwave diode and constructive capacitance are located symmetrically with respect to the point of connection of the conductive communication line in close proximity to each other. The microwave limit diode is connected to the middle resonator from the side of its short-circuited end at a distance equal to the length from the point of connection of the conductive communication line of the resonators to the point of their grounding. The limiting diodes in the large input signal mode completely by all three resonators short-circuited on the housing block the input of the protection device and give the maximum signal attenuation level. In reception mode, the device works like a regular bandpass filter with small losses at the fundamental frequency without suppressing higher harmonics: 3rd, 5th or more higher.
Недостаток прототипа - недостаточно высокий уровень технических характеристик, а именно: низкая помехозащищенность из-за малого подавления нечетных гармоник – 3-й и 5-й, всего лишь на 2-3 дБ, значит, есть необходимость использовать два устройства: ППФ и фильтр нижних частот (ФНЧ), как следствие - нежелательное увеличение массы и габаритов, высокий КСВН.The disadvantage of the prototype is the insufficiently high level of technical characteristics, namely: low noise immunity due to the small suppression of odd harmonics - the 3rd and 5th, only 2-3 dB, which means there is a need to use two devices: PPF and a lower filter frequencies (low-pass filter), as a result - an undesirable increase in mass and dimensions, high VSWR.
Техническим результатом предлагаемого устройства является улучшение технических характеристик изделия, а именно: повышение помехозащищенности за счет подавления 3-й и 5-й гармоники до 40 дБ без повышения уровня потерь в режиме приема и при сохранении прежних габаритных размеров, совмещение функций ППФ и ФНЧ в одном корпусе, кроме того, уменьшение КСВН до значений, не превышающих 1,25.The technical result of the proposed device is to improve the technical characteristics of the product, namely: increasing noise immunity by suppressing the 3rd and 5th harmonics to 40 dB without increasing the level of losses in the reception mode and maintaining the previous overall dimensions, combining the functions of the PPF and low-pass filter in one case, in addition, the reduction of VSWR to values not exceeding 1.25.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее входную и выходную линии связи, три полосковых (стержневых) резонатора с параллельной электромагнитной связью и длиной, близкой к четверти длины волны на средней частоте рабочего диапазона, причем резонаторы включены встречно, короткозамкнутые на одном конце и разомкнутые на другом, образуя емкостную связь с корпусом, при этом крайние резонаторы соединены с входом и выходом устройства с помощью кондуктивных линий связи через высокочастотные коаксиальные соединители, расположенные на замкнутом корпусе, снабженном подстроечными винтами, кроме того, во входной крайний левый резонатор включены относительно корпуса два СВЧ ограничительных диода симметрично относительно точки присоединения кондуктивной линии связи в непосредственной близости между собой и один СВЧ-диод подключен к выходному крайнему правому резонатору со стороны его разомкнутого конца, на среднем резонаторе установлен СВЧ-диод, подключенный к нему со стороны короткозамкнутого его конца на расстоянии, равном длине от точки подключения кондуктивной линии связи резонаторов до точки их заземления, а к выходному крайнему правому резонатору подключена конструктивная емкость, величина которой равна емкости СВЧ-диода, расположенного с ней парно и симметрично относительно точки присоединения кондуктивной линии связи, дополнительно введены подключенные на входе и выходе устройства две полосковые линии с волновым сопротивлением Z0 и две конструктивные емкости на них в виде металлических шайб толщиной 4-5 мм, имеющие зазор с корпусом устройства, причем волновое сопротивление полосковых линий Z0 меньше, чем волновое сопротивление кондуктивной линии связи, а также введена разомкнутая полосковая линия, близкая к четверти длины волны на средней точке рабочего диапазона частот, с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению кондуктивной линии связи, включенная между первым (входным) и средним резонаторами.The specified technical result is achieved due to the fact that in the known device containing the input and output communication lines, three strip (rod) resonators with parallel electromagnetic coupling and a length close to a quarter of the wavelength at the middle frequency of the operating range, and the resonators are turned on, short-circuited at one end and open at the other, forming a capacitive coupling with the housing, while the extreme resonators are connected to the input and output of the device using conductive communication lines through high-frequency e coaxial connectors located on a closed housing equipped with trimming screws, in addition, two microwave limit diodes are symmetrically connected to the connection point of the conductive communication line in close proximity to each other in the input extreme left cavity and one microwave diode is connected to the output rightmost to the resonator from the side of its open end, a microwave diode is installed on the middle resonator, connected to it from the side of its short-circuited end at a distance equal to the length from the point of connecting the conductive communication line of the resonators to the point of their grounding, and a constructive capacitance is connected to the output extreme right resonator, the value of which is equal to the capacity of the microwave diode located pairwise and symmetrically with respect to the point of connection of the conductive communication line, additionally connected at the input and output device two strip lines with characteristic impedance Z 0, and two structural capacity to them in the form of metal washers 4-5 mm thick, having a gap from the device housing, etc. When in use, the wave impedance striplines Z 0 is smaller than the wave resistance conductive link, and introduced open loop strip line close to a quarter wavelength at the midpoint of the operating band, with impedance equal to the characteristic impedance of the conductive link connected between the first ( input) and middle resonators.
На фиг. 1 приведен общий вид конструкции заявленного устройства защиты. Устройство защиты содержит три полосковых (стержневых) резонатора 1 с параллельной электромагнитной связью, включенных встречно, короткозамкнутых на одном конце и разомкнутых на другом, образуя емкостную связь резонаторов 1 с корпусом 4. Крайние резонаторы 1 соединены с входом и выходом устройства с помощью кондуктивной линии связи 2 и отрезков полосковых линий 8, последовательно соединенных с ВЧ разъемами 5.In FIG. 1 shows a General view of the design of the claimed protection device. The protection device contains three strip (rod)
В крайние входной и выходной резонаторы 1 включены относительно корпуса 4 СВЧ ограничительные диоды 3. Во входном крайнем левом резонаторе 1 расположены симметрично относительно точки подключения кондуктивной линии связи 2 два СВЧ-диода 3. Так как размеры корпуса позволяют разместить большее количество диодов 3, то в целях увеличения мощности входного сигнала их количество можно увеличить до 4 или 6. На выходном крайнем правом резонаторе установлен СВЧ ограничительный диод 3 и конструктивная емкость 7, выполненная в виде металлического штыря, соединенного, например, резьбой М8 с корпусом 4, образующего емкостную связь между корпусом и резонатором. Резонаторы 1, кондуктивные линии связи 2 и отрезки полосковых линий 8 размещены в заземленном корпусе 4, снабженном высокочастотными коаксиальными соединителями 5 и подстроечными винтами 6 с резьбовым соединением, например М8. СВЧ ограничительный диод 3 подключен к среднему резонатору со стороны его короткозамкнутого конца на расстоянии, равном длине от точки подключения кондуктивной линии связи 2 к корпусу 4.In the extreme input and
На входном и выходном отрезках полосковой линии 8 расположены конструктивные емкости 9, каждая из которых представляет собой металлический диск толщиной 4-5 мм и диаметром, меньшим, чем внутренняя высота корпуса, для того чтобы создать емкостную связь между внутренним проводником отрезка полосковой линии 8 и корпусом устройства.At the input and output segments of the
Между входным и средним резонаторами размещена разомкнутая полосковая линия 10 длиной, близкой к четверти длины волны на средней точке рабочего диапазона частот, и с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии связи. Эта линия путем перемещения между резонаторами выполняет роль подстройки по КСВН на средней точке рабочего диапазона частот. Кроме того, две конструктивные емкости 9, размещенные на отрезках полосковых линий 8 на входе и выходе устройства, и полосковая разомкнутая линия 10 образуют емкости для пятизвенного ФНЧ. Индуктивностями этого фильтра являются кондуктивные линии связи 2, расположенные на входе и выходе устройства. На фиг. 2 приведена эквивалентная схема ФНЧ, размещенного в общем корпусе, где конструктивные емкости 9 обозначены как С1 и С5, полосковая разомкнутая линия 10 - как С3, а кондуктивные линии связи 2 обозначены как L2 и L4. Причем для фильтра необходимо выполнение следующих условий: C1=С5, L2=L4, С3=4С1. Размеры и номиналы элементов устройства рассчитывались с помощью [4].Between the input and middle resonators there is an
Устройство защиты работает следующим образом. При большом уровне мощности на входе устройства защиты СВЧ-диоды на всех трех резонаторах открываются (режим передачи) и своим небольшим сопротивлением (rпр≤1 Ом) закорачивают вход устройства на корпус, отражая падающую мощность обратно в передатчик. Уровень просачивающейся мощности на вход приемника составляет не более 2-3 мВт. Верхний предел входной непрерывной мощности составляет 240-250 Вт. При входной мощности малого уровня (режим приема), поступающей на вход устройства, диоды закрыты и устройство работает как обычный ППФ на встречных стержнях с потерями менее 1,5 дБ при КСВН≤1,25. Включенные на входе и выходе устройства конструктивные емкости вместе с емкостью разомкнутой линии, включенной между первым и вторым резонаторами, позволяют реализовать свойства ФНЧ, который улучшает согласование на входе устройства на нижних частотах и увеличивает ослабление сигнала на верхних частотах, т.е. подавляет высшие гармоники диапазона частот от 40 дБ до 60 дБ.The protection device operates as follows. With a large level of power at the input of the protection device, microwave diodes on all three resonators open (transmission mode) and their small resistance (retc≤1 Ω) short-circuit the input of the device to the housing, reflecting the incident power back to the transmitter. The level of leaking power at the input of the receiver is not more than 2-3 mW. The upper limit of the input continuous power is 240-250 watts. When the input power of a low level (reception mode) arriving at the input of the device, the diodes are closed and the device operates as a normal PPF on the oncoming rods with losses of less than 1.5 dB with VSWR ≤1.25. The structural capacities included at the input and output of the device, together with the open-line capacitance connected between the first and second resonators, allow you to realize the properties of the low-pass filter, which improves the matching at the input of the device at low frequencies and increases the attenuation of the signal at high frequencies, i.e. suppresses the higher harmonics of the frequency range from 40 dB to 60 dB.
На фиг. 3 показан результат эксперимента по измерению затухания в зависимости от частоты. Из результатов видно, что вторая гармоника, находящаяся между 3-й и 4-й точками испытывает ослабление примерно равное 40 дБ, вызванное наличием ППФ. Третья гармоника, находящаяся между 5-й и 6-й точками, испытывает ослабление до 40 дБ за счет добавления ФНЧ, также можно наблюдать, что общие потери совмещенного устройства не превышают 1,5 дБ.In FIG. Figure 3 shows the result of an experiment on measuring attenuation as a function of frequency. It can be seen from the results that the second harmonic located between the 3rd and 4th points experiences an attenuation of approximately 40 dB caused by the presence of PPF. The third harmonic, located between the 5th and 6th points, is attenuated to 40 dB due to the addition of a low-pass filter, it can also be observed that the total losses of the combined device do not exceed 1.5 dB.
Таким образом, благодаря включению в прототип конструктивных емкостей в виде металлических шайб, а также разомкнутой полосковой линии, близкой к четверти длины волны на средней точке рабочего диапазона частот, и с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению кондуктивной линии связи, улучшились технические характеристики изделия, а именно: повысилась помехозащищенность за счет подавления 3-й и 5-й гармоник до 40 дБ вместо 2-3 дБ у прототипа, потери в режиме приема остались на прежнем уровне при сохранении прежних габаритных размеров устройства, а также были совмещены функции ППФ и ФНЧ в одном корпусе, кроме того, уменьшился КСВН до значений, не превышающих 1,25.Thus, due to the inclusion of constructive containers in the form of metal washers, as well as an open strip line close to a quarter of the wavelength at the midpoint of the operating frequency range, and with a wave impedance equal to the wave impedance of the conductive communication line, the technical characteristics of the product improved, and namely: increased noise immunity due to suppression of the 3rd and 5th harmonics to 40 dB instead of 2-3 dB for the prototype, losses in the reception mode remained at the same level while maintaining the same overall dimensions trench devices and functions PPF were combined, and the LPF in the same housing, furthermore, decreased to values of VSWR not exceeding 1.25.
Источники информацииInformation sources
1. Патент №2258278, заявл. №2003125468/09 от 24.06.2009 г. Шаповалова В.В., Ильичев Н.В. Диодный ограничитель мощности СВЧ-сигнала.1. Patent No. 2258278, filed. No. 2003125468/09 dated June 24, 2009. Shapovalova V.V., Ilyichev N.V. Microwave diode power limiter.
2. Патент на полезную модель №156173 по заявке №2014145365 от 07.06.2011 г. Кустов О.В., Пигарев В.Г. Селективное устройство защиты на встречных стержнях. Н01Р 1/22.2. Utility Model Patent No. 156173 by Application No. 2014445365 of June 7, 2011. Kustov OV, Pigarev V.G. Selective protection device on oncoming rods.
3. Маттей Д.Л. Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Под редакцией Л.В. Алексеева. М.: Связь. 1972 г. ч. 2. с 97-102.3. Matthew D.L. Young L., Jones E.M.T. Microwave filters, matching circuits and communication circuits. Edited by L.V. Alekseeva. M .: Communication. 1972,
4. Халяпин Б.Д. Коаксиальные и полосковые фильтры СВЧ. М.: Связь. 1969 г.4. Khalyapin B.D. Coaxial and strip microwave filters. M .: Communication. 1969
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144930A RU2626383C1 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Selective device for protection at opposite rods with suppression of higher harmonics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144930A RU2626383C1 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Selective device for protection at opposite rods with suppression of higher harmonics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2626383C1 true RU2626383C1 (en) | 2017-07-26 |
Family
ID=59495860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016144930A RU2626383C1 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Selective device for protection at opposite rods with suppression of higher harmonics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2626383C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030227348A1 (en) * | 2000-03-02 | 2003-12-11 | Superconductor Technologies, Inc. | High temperature superconductor tunable filter |
RU2258278C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" | Diode-type microwave signal power limiter |
RU2456719C1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Selective protection device on reciprocal rods |
RU156173U1 (en) * | 2014-11-11 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (АО "ФНПЦ "ННИИРТ") | SELECTIVE PROTECTION DEVICE ON COLLECTIVE RODS |
-
2016
- 2016-11-15 RU RU2016144930A patent/RU2626383C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030227348A1 (en) * | 2000-03-02 | 2003-12-11 | Superconductor Technologies, Inc. | High temperature superconductor tunable filter |
RU2258278C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" | Diode-type microwave signal power limiter |
RU2456719C1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Selective protection device on reciprocal rods |
RU156173U1 (en) * | 2014-11-11 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (АО "ФНПЦ "ННИИРТ") | SELECTIVE PROTECTION DEVICE ON COLLECTIVE RODS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9515362B2 (en) | Tunable bandpass filter | |
CN102354779B (en) | Miniaturized tunable bandstop filter | |
US8704618B2 (en) | Microwave filter | |
KR20120114729A (en) | Bandpass filter and electronic device | |
CN113193316B (en) | Non-reflection band-pass filter based on double-sided parallel strip lines | |
KR101188047B1 (en) | Miniaturized Zero-Order-Resonant Metamaterial Bandpass Filter for the UWB Lower-Half-Band with Open-Stub Inserted Non-Uniform Interdigital Coupled Lines | |
RU2400874C1 (en) | Strip-line filter | |
RU2528148C1 (en) | Bandpass microwave filter | |
RU2626383C1 (en) | Selective device for protection at opposite rods with suppression of higher harmonics | |
Wu et al. | Waveguide energy-selection-filter switch array | |
US10673111B2 (en) | Filtering unit and filter | |
CN112335177A (en) | Multiplexer | |
EP2207237A1 (en) | Lowpass filter | |
RU2590313C1 (en) | Strip harmonic filter | |
RU156173U1 (en) | SELECTIVE PROTECTION DEVICE ON COLLECTIVE RODS | |
Lekshmy et al. | Analysis of dual-band hairpin resonator filter | |
KR101193012B1 (en) | Band pass filter and power amplifier using the same | |
KR20110113340A (en) | Band pass filter and duplexer based on crlh resonators | |
Adoum et al. | Switchable matched band-stop filter for high power interference mitigation | |
Zakharov et al. | Microstrip U-shaped resonators | |
KR101606179B1 (en) | Band-pass filter with resonator using mnz metamaterial | |
RU2456719C1 (en) | Selective protection device on reciprocal rods | |
CN104241742A (en) | Tunable microstrip filter and design method thereof | |
Musavy et al. | Compact wide stopband microstrip lowpass filter using polygon patches and meandered lines | |
CN114824702B (en) | Miniaturized ultra-wideband stop band plane band-pass filter |