RU2740684C1 - Tunable band-stop (rejection) waveguide filter - Google Patents

Tunable band-stop (rejection) waveguide filter Download PDF

Info

Publication number
RU2740684C1
RU2740684C1 RU2020110163A RU2020110163A RU2740684C1 RU 2740684 C1 RU2740684 C1 RU 2740684C1 RU 2020110163 A RU2020110163 A RU 2020110163A RU 2020110163 A RU2020110163 A RU 2020110163A RU 2740684 C1 RU2740684 C1 RU 2740684C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
waveguide
flanges
rectangular waveguide
filter
Prior art date
Application number
RU2020110163A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Борисович Гойхман
Александр Викторович Громов
Алексей Валентинович Палицин
Юрий Валентинович Родин
Original Assignee
Михаил Борисович Гойхман
Александр Викторович Громов
Алексей Валентинович Палицин
Юрий Валентинович Родин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Борисович Гойхман, Александр Викторович Громов, Алексей Валентинович Палицин, Юрий Валентинович Родин filed Critical Михаил Борисович Гойхман
Priority to RU2020110163A priority Critical patent/RU2740684C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740684C1 publication Critical patent/RU2740684C1/en

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

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to microwave engineering, namely, to rejection waveguide filters. Invention is a tunable band-close waveguide filter consisting of a metal housing including a rectangular waveguide section with flanges, and made as cavity in metal housing resonator, having a shape close to truncated quadrangular pyramid, as smaller base of which there is communication hole in form of slot, simultaneously located also on wide wall of piece of rectangular waveguide with flanges perpendicular to its ribs, by means of which electrodynamic connection of resonator with piece of rectangular waveguide with flanges is performed, and larger base is made convex towards nearest wide wall of waveguide and is used for inserting by means of bushing into resonator of tuning piston, coupled with the bushing by means of a threaded connection and made with an additional matching part.
EFFECT: technical result consists in increase of suppression in short-wave part of millimetre range of wavelengths.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в волноводных трактах приемопередающих систем высокой мощности в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн для подавления паразитных колебаний.The invention relates to microwave technology and can be used in waveguide paths of high-power transceiver systems in decimeter, centimeter and millimeter wavelength ranges to suppress parasitic oscillations.

Чаще всего полосно-запирающие фильтры на основе прямоугольного волновода реализуются с помощью одного или нескольких объемных резонаторов, связанных с волноводом с помощью щелей или отверстий.Most often, band-blocking filters based on a rectangular waveguide are implemented using one or more cavity resonators connected to the waveguide using slots or holes.

Известна конструкция волноводного полосно-запирающего фильтра на основе прямоугольного волновода с присоединенными через поперечные щели в широкой стенке волновода объемными резонаторами (см. книгу Техническая электродинамика. Учебник для вузов связи. Издательство. М.: Связь: 1978. с. 360-361). Фильтр обладает рядом недостатков, таких как сложность изготовления, низкая электропрочность, определяемая размерами щели связи и толщиной стенки между волноводом и резонатором (резонаторами). Однако следует отметить и преимущества указанного фильтра, такие как высокая добротность внешних объемных резонаторов и малая суммарная полоса режекции.The known design of a waveguide band-blocking filter based on a rectangular waveguide with volumetric resonators connected through transverse slots in the wide wall of the waveguide (see the book Technical electrodynamics. Textbook for communication universities. Publishing house. M .: Communication: 1978. S. 360-361). The filter has a number of disadvantages, such as the complexity of manufacturing, low electrical strength, determined by the dimensions of the coupling slot and the wall thickness between the waveguide and the resonator (s). However, the advantages of this filter should also be noted, such as a high Q-factor of external cavity resonators and a small total notch band.

В качестве прототипа выбран перестраиваемый полосно-запирающий фильтр, известный из патента РФ №2696817 (МПК Н01Р 1/20, приор. 09.01.2019, публ. 06.08.2019), металлический корпус которого включает отрезок прямоугольного волновода и призматический резонатор, имеющий вид прямой призмы с равнобедренными треугольными основаниями, расположенным в плоскостях узких стенок волновода. Электродинамическая связь отрезка волновода с призматическим резонатором осуществляется посредством щели, расположенной на широкой стенке отрезка волновода перпендикулярно ребру волновода и одновременно расположенной на одном из боковых ребер призмы. Фильтр включает также подстроечный поршень, выполненный с возможностью введения посредством втулки в призматический резонатор через грань призмы, параллельную широкой стенке отрезка прямоугольного волновода, и сопряженный с втулкой с помощью резьбового соединения.As a prototype, a tunable band-blocking filter, known from RF patent No. 2696817 (IPC N01R 1/20, prior 09.01.2019, publ. 06.08.2019), was chosen, the metal case of which includes a rectangular waveguide section and a prismatic resonator having the form of a straight line prisms with isosceles triangular bases located in the planes of the narrow walls of the waveguide. Electrodynamic connection of the waveguide segment with the prismatic resonator is carried out by means of a slot located on the wide wall of the waveguide segment perpendicular to the waveguide edge and simultaneously located on one of the side edges of the prism. The filter also includes a trimmer piston made with the possibility of insertion by means of a bushing into a prismatic resonator through a prism face parallel to the wide wall of a rectangular waveguide segment and mated to the bushing by means of a threaded connection.

Достоинствами прототипа по сравнению с полосно-запирающими фильтрами аналогами на основе объемных резонаторов, связанных с волноводом посредством щелей или отверстий, являются простота конструкции, его повышенная селективность, обусловленная тем, что структура колебаний в призматическом резонаторе аналогична структуре собственных волн в секториальном рупоре, в котором при малом поперечном размере щели (много меньшем длины волны) возбуждается лишь одна собственная волна, которая далее распространяется в рупоре без изменений и без переизлучений в другие паразитные волны при любом размере рупора.The advantages of the prototype in comparison with band-blocking filters analogs based on resonant resonators connected to the waveguide by means of slots or holes are the simplicity of the design, its increased selectivity, due to the fact that the structure of oscillations in the prismatic resonator is similar to the structure of natural waves in the sectorial horn, in which at a small transverse size of the slit (much less than the wavelength), only one natural wave is excited, which then propagates in the horn without changes and without re-emission into other parasitic waves for any size of the horn.

Однако к недостатку фильтра следует отнести относительно небольшие значения подавления при реализации конструкции фильтра в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин.However, the disadvantage of the filter is relatively small suppression values when implementing the filter design in the short-wavelength part of the millimeter range.

Подобные фильтры необходимы в различных приложениях, в том числе, например, в системах СВЧ нагрева установок управляемого термоядерного синтеза (УТС) для диагностики, основанной на приеме СВЧ сигналов на частотах, близких к частоте СВЧ источника (гиротрона). Для этого требуются режекторные фильтры, предназначенные для защиты чувствительной диагностической аппаратуры, подавляющие сигнал мощного СВЧ источника в полосе его генерации и пропускающие диагностические СВЧ сигналы вне данной полосы.Such filters are needed in various applications, including, for example, in microwave heating systems for controlled thermonuclear fusion (CFC) installations for diagnostics based on the reception of microwave signals at frequencies close to the frequency of the microwave source (gyrotron). This requires notch filters designed to protect sensitive diagnostic equipment, suppressing the signal of a powerful microwave source in the band of its generation and transmitting diagnostic microwave signals outside this band.

Например, в перспективных установках УТС с частотами СВЧ нагрева 170 ГГц и 240 ГГц необходимы полосно-запирающие фильтры с характерной величиной подавления более 90 дБ, что достигается путем каскадного соединения фильтров, каждый из которых обеспечивает подавление порядка 30 дБ в указанных частотных диапазонах.For example, in promising CCF installations with microwave heating frequencies of 170 GHz and 240 GHz, band-stop filters with a characteristic suppression value of more than 90 dB are required, which is achieved by cascading filters, each of which provides suppression of the order of 30 dB in the indicated frequency ranges.

Задачей, на которую направлено данное изобретение, является разработка полосно-запирающего (режекторного) волноводного фильтра с перестройкой частоты режекции, простого и относительно дешевого в изготовлении, но с большим (по сравнению с прототипом) значением величины подавления, особенно в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн.The task to which the present invention is directed is the development of a band-blocking (notch) waveguide filter with tuning the frequency of the notch, simple and relatively cheap to manufacture, but with a large (compared to the prototype) value of the suppression value, especially in the short-wave part of the millimeter range of lengths waves.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый перестраиваемый полосно-запирающий (режекторный) волноводный фильтр включает отрезок прямоугольного волновода с фланцами и выполненный как полость в металлическом корпусе резонатор, имеющий электродинамическую связь с отрезком прямоугольного волновода с фланцами через элемент связи в виде щели, расположенной на одной широкой стенке отрезка прямоугольного волновода с фланцами перпендикулярно его ребрам, а также подстроечного поршня, выполненного с возможностью введения посредством втулки в резонатор со стороны другой широкой стенки отрезка прямоугольного волновода с фланцами и сопряженного с втулкой с помощью резьбового соединения, который выполнен с дополнительной согласующей частью, расположенной между резьбовой и настроечной частями, размеры которой по отношению к размерам настроечной части подобраны таким образом, чтобы осуществлялось дроссельное соединение, причем втулка сопряжена с корпусом с помощью резьбовых соединений, а корпус фильтра составлен из двух зеркально симметричных относительно плоскости, проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода с фланцами, половин, соединенных резьбовыми и штифтовыми соединениями.The technical result is achieved by the fact that the proposed tunable band-blocking (rejection) waveguide filter includes a section of a rectangular waveguide with flanges and a resonator made as a cavity in a metal housing having an electrodynamic connection with a section of a rectangular waveguide with flanges through a coupling element in the form of a slot located on one a wide wall of a segment of a rectangular waveguide with flanges perpendicular to its ribs, as well as a trimming piston made with the possibility of insertion by means of a sleeve into the resonator from the side of another wide wall of a segment of a rectangular waveguide with flanges and mated with the sleeve by means of a threaded connection, which is made with an additional matching part, located between the threaded and the adjusting part, the dimensions of which in relation to the dimensions of the adjusting part are selected in such a way that a throttling connection is carried out, and the bushing is mated to the body by means of threaded connections, and The filter body is made up of two halves that are mirror-symmetrical with respect to the plane passing through the middle of the wide walls of a rectangular waveguide segment with flanges, halves connected by threaded and pin connections.

Новым является то, что резонатор фильтра имеет форму близкую к усеченной четырехугольной пирамиде, в качестве меньшего основания которой выступает отверстие связи в виде щели, а большее основание, используемое для введения подстроечного поршня, выполнено выпуклым по направлению к ближайшей широкой стенке волновода, причем кривизна выпуклости и длины сторон резонатора выбраны исходя из условия отсутствия возбуждаемых в резонаторе паразитных колебаний в рабочей полосе частот фильтра.The novelty is that the filter resonator has a shape close to a truncated quadrangular pyramid, the smaller base of which is a coupling hole in the form of a slit, and the larger base used to introduce the trimmer piston is convex towards the nearest wide wall of the waveguide, and the curvature of the bulge and the lengths of the sides of the resonator are selected on the basis of the condition that there are no parasitic oscillations excited in the resonator in the operating frequency band of the filter.

На Фиг. 1 представлено трехмерное изображение конструкции предлагаемого механически перестраиваемого полосно-запирающего волноводного фильтра, на Фиг. 2 - сечение фильтра в разных проекциях и на Фиг. 3 - конструкция подстроечного поршня.FIG. 1 shows a three-dimensional image of the design of the proposed mechanically tunable band-blocking waveguide filter, FIG. 2 is a cross-section of the filter in different projections, and FIG. 3 - the design of the trimmer piston.

Предлагаемый перестраиваемый полосно-запирающий волноводный фильтр представляет собой (см. фиг. 1 и фиг. 2) металлический корпус 1, включающий отрезок прямоугольного волновода с фланцами 2, а также выполненный как полость в металлическом корпусе 1 резонатор 5, имеющий форму близкую к усеченной четырехугольной пирамиде, большее основание которой выполнено выпуклым по направлению к ближайшей широкой стенке волновода с фланцами 2, а в качестве меньшего основания выступает отверстие связи в виде щели 6. В частном случае, приведенном на фиг. 1 и 2, большее основание представлено сферически выпуклым, но в общем случае реализации изобретения по п. 1 формулы оно может быть аппроксимировано гладкой поверхностью, изменяющейся и по другому закону, например, параболическому и пр. Главное, чтобы при этом выполнялось условие отсутствия возбуждаемых в резонаторе 5 паразитных колебаний в рабочей полосе частот фильтра. В конструкцию фильтра также входят втулка 3, соединенная с помощью резьбового соединения с корпусом 1 и подстроечный поршень 4, который сопряжен с втулкой 3 с помощью резьбового соединения. Подстроенный поршень 4, в свою очередь, состоит из головки для вращения 7, резьбовой части 8, согласующей части 9 и настроечной части 10 (см. фиг. 3). Регулируемый по высоте подстроечный поршень 4 вводится в резонатор 5 через выпуклое основание резонатора 5. Корпус 1 составлен из двух зеркально симметричных относительно плоскости, проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода с фланцами 2, половин, соединенных резьбовыми и штифтовыми соединениями.The proposed tunable band-blocking waveguide filter is (see Fig. 1 and Fig. 2) a metal case 1, including a section of a rectangular waveguide with flanges 2, and also made as a cavity in a metal case 1 resonator 5, having a shape close to a truncated quadrangular pyramid, the larger base of which is convex towards the nearest wide wall of the waveguide with flanges 2, and the connection opening in the form of a slot 6 acts as the smaller base. In the particular case shown in FIG. 1 and 2, the larger base is presented spherically convex, but in the general case of the implementation of the invention according to claim 1 of the formula, it can be approximated by a smooth surface that changes according to another law, for example, parabolic, etc. The main thing is that the condition of absence of excited in resonator 5 parasitic oscillations in the operating frequency band of the filter. The design of the filter also includes a bushing 3, which is threadedly connected to the housing 1 and a trimmer piston 4, which is mated with the bushing 3 by a threaded connection. The adjusted piston 4, in turn, consists of a head for rotation 7, a threaded part 8, a matching part 9 and a tuning part 10 (see Fig. 3). A height-adjustable trimmer piston 4 is introduced into the resonator 5 through the convex base of the resonator 5. The body 1 is made up of two halves that are mirror-symmetrical with respect to the plane passing through the middle of the wide walls of the rectangular waveguide segment with flanges 2, halves connected by threaded and pin connections.

В случае, представленном на фиг. 2, в сечении А-А фильтра резонатор 5 обладает симметрией второго порядка, причем ось симметрии резонатора совпадает с осью подстроечного поршня 4 и отверстия во втулке 3 и лежит в плоскости, проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода с фланцами 2, на равном удалении от концов отрезка прямоугольного волновода с фланцами 2. Этот частный случай позволяет более наглядно проиллюстрировать предлагаемое изобретение, но не ограничивает его. Кроме того, фильтр в данном частном случае проще и технологичнее в изготовлении.In the case shown in FIG. 2, in section A-A of the filter, the resonator 5 has second-order symmetry, and the axis of symmetry of the resonator coincides with the axis of the tuning piston 4 and the hole in the sleeve 3 and lies in a plane passing through the middle of the wide walls of a segment of a rectangular waveguide with flanges 2, at an equal distance from the ends of a segment of a rectangular waveguide with flanges 2. This particular case allows you to more clearly illustrate the invention, but does not limit it. In addition, the filter in this particular case is easier and more technologically advanced to manufacture.

В общем случае в сечении А-А фильтра резонатор 5 имеет форму близкую к равнобедренному треугольнику, размещенному таким образом, что щель 6 находится на вершине треугольника, расположенной между двумя прямыми равными сторонами, а третья сторона выполнена в виде дуги, причем прямая, проведенная через крайние точки этой дуги, параллельна широкой стенке отрезка прямоугольного волновода с фланцами 2. В общем случае в сечении Б-Б фильтра резонатор 5 имеет форму близкую к правильной трапеции, большее основание которой также выполнено в виде дуги, причем прямая, проведенная через крайние точки этой дуги, параллельна широкой стенке отрезка прямоугольного волновода с фланцами 2. В частном случае (см. фиг. 1 и фиг. 2) форма дугообразной стороны треугольника и основания трапеции совпадает с дугой окружности, а в общем случае оно может быть аппроксимировано гладкой кривой, изменяющейся и по другому закону, например, параболическому и пр. Главное, чтобы выполнялось условие отсутствия возбуждаемых в резонаторе 5 паразитных колебаний в рабочей полосе частот фильтра. Также в общем случае ось симметрии подстроечного поршня 4 и отверстия во втулке 3 с осью симметрии второго порядка резонатора 5 может не совпадать и ось симметрии подстроечного поршня 4 и отверстия во втулке 3 может не лежать в плоскости, проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода с фланцами 2, и находиться не на равном удалении от концов отрезка прямоугольного волновода с фланцами 2. Предлагаемый перестраиваемый полосно-запирающий волноводный фильтр состоит из деталей, изготавливаемых методами фрезерования и токарной обработки и собираемых в единую конструкцию фильтра без применения пайки, а лишь с использованием резьбовых и штифтовых соединений. Также фильтр может быть изготовлен методом 3D печати.In the general case, in section A-A of the filter, the resonator 5 has a shape close to an isosceles triangle, placed in such a way that the slot 6 is at the apex of the triangle located between two straight equal sides, and the third side is made in the form of an arc, and the straight line drawn through the extreme points of this arc are parallel to the wide wall of a segment of a rectangular waveguide with flanges 2. In the general case, in the section BB of the filter, the resonator 5 has a shape close to a regular trapezoid, the larger base of which is also made in the form of an arc, and the straight line drawn through the extreme points of this arc parallel to the wide wall of a segment of a rectangular waveguide with flanges 2. In a particular case (see Fig. 1 and Fig. 2) the shape of the arcuate side of the triangle and the base of the trapezoid coincides with the arc of a circle, and in the general case it can be approximated by a smooth curve varying and according to another law, for example, parabolic, etc. The main thing is that the condition of the absence of excited in resonator 5 parasitic oscillations in the operating frequency band of the filter. Also, in the general case, the axis of symmetry of the trimmer piston 4 and the hole in the sleeve 3 with the second-order symmetry axis of the resonator 5 may not coincide, and the axis of symmetry of the trimmer piston 4 and the hole in the sleeve 3 may not lie in the plane passing through the middle of the wide walls of the rectangular waveguide segment with flanges 2, and is not at an equal distance from the ends of a segment of a rectangular waveguide with flanges 2. The proposed tunable band-blocking waveguide filter consists of parts manufactured by milling and turning methods and assembled into a single filter structure without the use of soldering, but only using threaded and pin connections. Also, the filter can be made by 3D printing.

Резонатор 5, возбуждаемый через щель 6, выступающую в виде меньшего основания четырехугольной усеченной пирамиды, обеспечивает большие значения подавления фильтра по сравнению с призматическим резонатором прототипа и прямоугольными или цилиндрическими резонаторами с аналогичными рабочими полосами частот. Например, для центральной частоты подавления 240 ГГц прототип обеспечивает подавление 23 дБ, а заявленный фильтр 31 дБ. Структура колебаний в резонаторе 5 аналогична структуре собственных волн в секториальном рупоре, в котором при малом поперечном размере щели 6 (много меньшем длины волны) возбуждается лишь одна собственная волна, которая далее распространяется в рупоре без изменений и без переизлучений в другие паразитные волны при любом размере рупора. Данное свойство определяет высокую селективность резонатора 5, в котором, как и в рупоре, на щели 6 возбуждается лишь одно поперечное колебание. В других типах резонаторов (прямоугольном или цилиндрическом) при увеличении их поперечных размеров возбуждаются несколько паразитных поперечных колебаний, что приводит к нарушению селективности. Отметим, что в предложенном резонаторе 5, в отличие от других типов резонаторов (прямоугольных или цилиндрических) практически не присутствует ограничение на высоту, связанное с возникновением паразитных колебаний, отличающихся от рабочего поперечной структурой. Длины сторон резонатора 5 выбираются таким образом, чтобы в рабочей полосе частот фильтра отсутствовали паразитные продольные колебания. Предложенный резонатор 5 в отличие от призматического резонатора прототипа обладает большей добротностью. Этот факт обусловлен тем, что добротность пропорциональна объему резонатора, а потери пропорциональны его площади. При прочих равных условиях (имеется ввиду геометрические размеры резонаторов), объем предложенного резонатора 5 больше объема призматического резонатора прототипа.The resonator 5, excited through the slit 6, protruding in the form of a smaller base of the quadrangular truncated pyramid, provides greater filter suppression values compared to the prismatic resonator of the prototype and rectangular or cylindrical resonators with similar operating frequency bands. For example, for a center suppression frequency of 240 GHz, the prototype provides 23 dB suppression, and the declared filter is 31 dB. The structure of oscillations in resonator 5 is similar to the structure of natural waves in a sectorial horn, in which, at a small transverse size of the slit 6 (much smaller than the wavelength), only one natural wave is excited, which then propagates in the horn without changes and without re-emission to other parasitic waves at any size shout. This property determines the high selectivity of the resonator 5, in which, as in the horn, only one transverse vibration is excited at the slot 6. In other types of resonators (rectangular or cylindrical), with an increase in their transverse dimensions, several parasitic transverse oscillations are excited, which leads to a violation of selectivity. Note that in the proposed resonator 5, in contrast to other types of resonators (rectangular or cylindrical), there is practically no limitation on the height associated with the occurrence of parasitic oscillations that differ from the working transverse structure. The lengths of the sides of the resonator 5 are chosen in such a way that there are no parasitic longitudinal oscillations in the filter's operating frequency band. The proposed resonator 5, in contrast to the prismatic resonator of the prototype, has a higher quality factor. This fact is due to the fact that the Q factor is proportional to the volume of the resonator, and the losses are proportional to its area. All other things being equal (meaning the geometric dimensions of the resonators), the volume of the proposed resonator 5 is greater than the volume of the prismatic resonator of the prototype.

Принцип работы предлагаемого перестраиваемого полосно-запирающего волноводного фильтра можно пояснить на примере фильтра-прототипа. Регулируемый по высоте поршень 4 и втулка 3, механически соединенная с отрезком волновода с фланцами 2, образуют последовательный контур. Зависимость частоты режекции фильтра от геометрических параметров фильтра можно пояснить следующим образом.The principle of operation of the proposed tunable band-blocking waveguide filter can be explained using the example of a prototype filter. A piston 4 adjustable in height and a sleeve 3, mechanically connected to a section of a waveguide with flanges 2, form a series circuit. The dependence of the filter rejection frequency on the geometric parameters of the filter can be explained as follows.

Чем больше зазор Δ1 между поршнем 4 и щелью 6, тем меньше индуктивность и выше частота режекции фильтра. С другой стороны, чем меньше зазор Δ1 между поршнем 4 и щелью 6, тем больше емкость СThe larger the gap Δ 1 between the piston 4 and the slot 6, the lower the inductance and the higher the filter rejection frequency. On the other hand, the smaller the gap Δ 1 between the piston 4 and the slot 6, the larger the capacity C

Figure 00000001
Figure 00000001

и, соответственно, ниже частота режекции фильтра в целом.and, accordingly, the notch frequency of the filter as a whole is lower.

Ширина щели Δ2, осуществляющую связь резонатора 5 с отрезком волновода с фланцами 2, определяет нагруженную добротность резонатора 5 и полосу его режекции. Например, при реализации разработанного фильтра в 8-миллиметровом диапазоне длин волн ширина щели составляет не менее 0,5 мм. При увеличении размера Δ2 щели 6 нагруженная добротность резонатора 5 уменьшается, соответственно, при уменьшении размера Δ2 щели 6 она возрастает.The width of the slit Δ 2 , which connects the resonator 5 with a section of the waveguide with flanges 2, determines the loaded Q-factor of the resonator 5 and its rejection band. For example, when the developed filter is implemented in the 8 mm wavelength range, the slit width is at least 0.5 mm. With an increase in the size Δ 2 of the slot 6, the loaded Q-factor of the resonator 5 decreases, and accordingly, with a decrease in the size Δ 2 of the slot 6, it increases.

Утечка мощности в паразитную ТЕМ-волну, возникающую в зазоре между настроечным поршнем 4 и внутренним отверстием во втулке 3, предотвращается наличием в предлагаемой конструкции фильтра дроссельного соединения настроечного поршня 4 и втулки 3, что обеспечивает высокий коэффициент прохождения по мощности (0,95-0,98) вне полосы режекции. Дроссельное соединение обеспечивается определенным соотношением размеров настроечной части 10 и согласующей части 9 настроечного поршня 4, расположенного между резьбовой частью 8 и настроечной частью 10. Обеспечить необходимую величину перемещения настроечной части 10 позволяет втулка 3, которая выступает над внешней поверхностью корпуса 1.Power leakage into the parasitic TEM wave, which occurs in the gap between the tuning piston 4 and the internal hole in the sleeve 3, is prevented by the presence of the throttle connection of the tuning piston 4 and the sleeve 3 in the proposed filter design, which ensures a high power transmission coefficient (0.95-0 , 98) outside the notch band. The throttle connection is provided by a certain ratio of the sizes of the tuning part 10 and the matching part 9 of the tuning piston 4 located between the threaded part 8 and the tuning part 10. The required amount of movement of the tuning part 10 allows the bushing 3, which protrudes above the outer surface of the housing 1.

При использовании в механизме перемещения поршня стандартного микрометрического винта в 8-миллиметровом диапазоне длин волн обеспечивается точность установки частоты режекции не хуже 30 МГц без применения специальных способов перемещения микрометрического винта, позволяющих повысить точность установки частоты.When using a standard micrometer screw in the piston movement mechanism in the 8-mm wavelength range, the accuracy of setting the notch frequency is not worse than 30 MHz without the use of special methods of moving the micrometer screw, which improve the frequency setting accuracy.

Фильтр был испытан на уровне мощности ~ 10 кВт при длительности СВЧ импульса ~0,4 мкс, и при данных условиях пробоев не наблюдалось на частоте 35,5 ГГц.The filter was tested at a power level of ~ 10 kW with a microwave pulse duration of ~ 0.4 μs, and under these conditions no breakdowns were observed at a frequency of 35.5 GHz.

Таким образом, предлагаемый фильтр, как и прототип, характеризуется возможностью перестройки центральной частоты режекции, наличием лишь одной полосы режекции в рабочем диапазоне частот, узкой полосой режекции. а также высоким коэффициентом прохождения вне полосы режекции, но при этом большей по меньшей мере на 8 дБ по сравнению с прототипом величиной подавления для центральной частоты подавления 240 ГГц (для более низких частот эта величина может быть существенно больше).Thus, the proposed filter, like the prototype, is characterized by the possibility of tuning the center frequency of the notch, the presence of only one notch band in the operating frequency range, and a narrow notch band. as well as a high transmission coefficient outside the notch band, but at the same time greater by at least 8 dB in comparison with the prototype value of suppression for the center suppression frequency of 240 GHz (for lower frequencies this value can be significantly higher).

Фильтр предназначен для использования в сантиметровом дециметровом и диапазонах длин волн. Использование специальной технологии изготовления резонатора, сопряженного с широкой стенкой волновода (например, методом фрезерования на станке с ЧПУ, изготовлением методом эрозии) позволяет изготовить фильтр предлагаемой конструкции для использования в миллиметровом диапазоне длин волн, а также в его коротковолновой части.The filter is designed for use in the centimeter decimeter and wavelength ranges. The use of a special technology for manufacturing a resonator coupled with a wide waveguide wall (for example, by milling on a CNC machine, manufacturing by erosion) makes it possible to manufacture a filter of the proposed design for use in the millimeter wavelength range, as well as in its short-wavelength part.

Claims (1)

Перестраиваемый полосно-запирающий (режекторный) волноводный фильтр, состоящий из металлического корпуса, включающего отрезок прямоугольного волновода с фланцами, и выполненный как полость в металлическом корпусе резонатор, имеющий электродинамическую связь с отрезком прямоугольного волновода с фланцами через элемент связи в виде щели, расположенной на одной широкой стенке отрезка прямоугольного волновода с фланцами перпендикулярно его ребрам, а также подстроечного поршня, выполненного с возможностью введения посредством втулки в резонатор со стороны другой широкой стенки отрезка прямоугольного волновода с фланцами и сопряженного с втулкой с помощью резьбового соединения, который выполнен с дополнительной согласующей частью, расположенной между резьбовой и настроечной частями, размеры которой по отношению к размерам настроечной части подобраны таким образом, чтобы осуществлялось дроссельное соединение, причем втулка сопряжена с корпусом с помощью резьбовых соединений, а корпус фильтра составлен из двух зеркально симметричных относительно плоскости, проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода с фланцами, половин, соединенных резьбовыми и штифтовыми соединениями, отличающийся тем, что резонатор имеет форму, близкую к усеченной четырехугольной пирамиде, в качестве меньшего основания которой выступает отверстие связи в виде щели, а большее основание, используемое для введения подстроечного поршня, выполнено выпуклым по направлению к ближайшей широкой стенке волновода, причем кривизна выпуклости и длины сторон резонатора выбраны исходя из условия отсутствия возбуждаемых в резонаторе паразитных колебаний в рабочей полосе частот фильтра.A tunable band-blocking (notch) waveguide filter consisting of a metal housing including a section of a rectangular waveguide with flanges, and a resonator made as a cavity in a metal housing, having an electrodynamic connection with a section of a rectangular waveguide with flanges through a coupling element in the form of a slot located on one a wide wall of a segment of a rectangular waveguide with flanges perpendicular to its ribs, as well as a trimming piston made with the possibility of insertion by means of a sleeve into the resonator from the side of another wide wall of a segment of a rectangular waveguide with flanges and mated with the sleeve by means of a threaded connection, which is made with an additional matching part, located between the threaded and adjusting parts, the dimensions of which in relation to the dimensions of the adjusting part are selected in such a way that a throttling connection is made, and the bushing is mated to the body by means of threaded connections, and the filter body made up of two mirror-symmetrical with respect to the plane passing through the middle of the wide walls of a segment of a rectangular waveguide with flanges, halves connected by threaded and pinned connections, characterized in that the resonator has a shape close to a truncated quadrangular pyramid, the smaller base of which is the connection hole in in the form of a slot, and the larger base used to introduce the trimmer piston is made convex towards the nearest wide wall of the waveguide, and the curvature of the convexity and the length of the sides of the resonator are selected based on the condition that there are no parasitic oscillations excited in the resonator in the filter's operating frequency band.
RU2020110163A 2020-03-10 2020-03-10 Tunable band-stop (rejection) waveguide filter RU2740684C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110163A RU2740684C1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 Tunable band-stop (rejection) waveguide filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110163A RU2740684C1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 Tunable band-stop (rejection) waveguide filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740684C1 true RU2740684C1 (en) 2021-01-19

Family

ID=74184145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020110163A RU2740684C1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 Tunable band-stop (rejection) waveguide filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740684C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2770237C1 (en) * 2021-09-03 2022-04-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)» Transceiver device and method for its manufacture
RU2814853C1 (en) * 2023-11-02 2024-03-05 Владислав Юрьевич Заславский Terahertz band-stop waveguide filter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2044648B1 (en) * 2006-07-20 2009-10-21 Kathrein-Werke KG High frequency filter having coaxial structure
RU2421852C1 (en) * 2010-02-24 2011-06-20 Алексей Валентинович Палицин Reconfigured band-pass wave-guide filter for measurement of powerful microwave radiation frequency
RU2498464C2 (en) * 2012-01-27 2013-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Band-rejection filter
RU2696817C1 (en) * 2019-01-09 2019-08-06 Михаил Борисович Гойхман Tunable band-close waveguide filter
RU2709030C1 (en) * 2019-03-22 2019-12-13 Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио Band-stop filter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2044648B1 (en) * 2006-07-20 2009-10-21 Kathrein-Werke KG High frequency filter having coaxial structure
RU2421852C1 (en) * 2010-02-24 2011-06-20 Алексей Валентинович Палицин Reconfigured band-pass wave-guide filter for measurement of powerful microwave radiation frequency
RU2498464C2 (en) * 2012-01-27 2013-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Band-rejection filter
RU2696817C1 (en) * 2019-01-09 2019-08-06 Михаил Борисович Гойхман Tunable band-close waveguide filter
RU2709030C1 (en) * 2019-03-22 2019-12-13 Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио Band-stop filter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2770237C1 (en) * 2021-09-03 2022-04-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)» Transceiver device and method for its manufacture
RU2814853C1 (en) * 2023-11-02 2024-03-05 Владислав Юрьевич Заславский Terahertz band-stop waveguide filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2740684C1 (en) Tunable band-stop (rejection) waveguide filter
CN114335968A (en) Dual-mode dielectric resonator and filter
Fellah et al. CSRR-DGS bandpass filter based on half mode substrate integrated waveguide for X-band applications
RU2649089C1 (en) Fixed wireless-wrapping waveguide filter
RU2696817C1 (en) Tunable band-close waveguide filter
KR101546931B1 (en) Triple-band bandstop filter
Kim et al. Partial $ H $-Plane Filters With Multiple Transmission Zeros
RU146668U1 (en) WAVEGUIDE BANDWAVE FILTER MICROWAVE FILTER
Bariant et al. Fast and accurate CAD of narrow band waveguide filters applying an electromagnetic segmentation method
Cao et al. A tunable dual-band bandpass filter using asymmetrical varactor-loaded HWRs and defected ground structure
RU2590313C1 (en) Strip harmonic filter
US6879226B2 (en) Waveguide quardruple mode microwave filter having zero transmission
RU2814853C1 (en) Terahertz band-stop waveguide filter
RU2806696C1 (en) Waveguide ultranarrow microwave filter
Liu et al. Compact dual-band bandpass filter using single perturbed rectangular patch resonator with stubs
KR100317656B1 (en) Ring reasonator with coupling lines and method thereof
Huang et al. Quadruple-mode wideband filter using slotted substrate integrated waveguide circular cavity
RU158942U1 (en) WAVEGUIDE MICROWAVE FILTER
Dad et al. Novel high Q coaxial resonator filter for millimeter wave application
RU2517397C1 (en) Higher frequencies waveguide filter
CN115939705B (en) Compact out-of-band rejection high-Q cavity filter and manufacturing method thereof
Sato et al. Filter using cylindrical quadruple mode SIW resonator
RU2305350C1 (en) Bandpass filter
Krutiev et al. Band-Pass Filter on Metal Rectangular Diaphragms with an Aperture in the Form of a Step
Li et al. Rectangular waveguide band-pass filter with harmonic suppression