RU2829705C2 - Microwave filter - Google Patents

Microwave filter Download PDF

Info

Publication number
RU2829705C2
RU2829705C2 RU2022125089A RU2022125089A RU2829705C2 RU 2829705 C2 RU2829705 C2 RU 2829705C2 RU 2022125089 A RU2022125089 A RU 2022125089A RU 2022125089 A RU2022125089 A RU 2022125089A RU 2829705 C2 RU2829705 C2 RU 2829705C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
transformer
sections
diaphragms
resistance
Prior art date
Application number
RU2022125089A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022125089A (en
Inventor
Александр Анатольевич Соркин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью НПО "ЮСТ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью НПО "ЮСТ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью НПО "ЮСТ"
Publication of RU2022125089A publication Critical patent/RU2022125089A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2829705C2 publication Critical patent/RU2829705C2/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering, namely to microwave engineering, and can be used as a waveguide transformer of ultrahigh frequencies. Waveguide microwave impedance transformer comprises supply rectangular waveguides of different cross-sections, between which there are diaphragms and sections of waveguides. At that, transformer consists of alternation of diaphragms and one-sided or double-sided loops, wherein the diaphragm is located at the supply rectangular waveguide, having a higher wave impedance, and the train is located at the supply waveguide with a lower wave impedance.
EFFECT: improved frequency selectivity of the transformer.
1 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике СВЧ, и может быть использовано в качестве волноводного трансформатора.The invention relates to radio engineering, in particular to microwave engineering, and can be used as a waveguide transformer.

Уровень техникиState of the art

Известен волноводный трансформатор СВЧ, описанный в: L. Young. "Optimum Quarter-Wave Transformers." IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 8, issue 5, pp. 478-482, September 1960). doi: 10.1109/TMTT.1960.1124774. Описанный в этой статье волноводный трансформатор содержит входной и выходной волноводы различных сечений и волноводные четвертьволновые секции. Поперечные размеры входного и выходного волноводов, ширина полосы пропускания и значение коэффициента стоячей волны (КСВ) определяют поперечные сечения каждой четвертьволновой секции и их количество.A microwave waveguide transformer is known, described in: L. Young. "Optimum Quarter-Wave Transformers." IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 8, issue 5, pp. 478-482, September 1960). doi: 10.1109/TMTT.1960.1124774. The waveguide transformer described in this article contains input and output waveguides of different cross-sections and waveguide quarter-wave sections. The transverse dimensions of the input and output waveguides, the bandwidth, and the value of the standing wave ratio (SWR) determine the cross-sections of each quarter-wave section and their number.

Недостатком этого устройства является низкая избирательность его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).The disadvantage of this device is the low selectivity of its amplitude-frequency response (AFR).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является волноводный трансформатор сопротивлений СВЧ, описанный в: Б.В. Прокофьев, М.А. Мартыненко. "Короткие волноводные трансформаторы сопротивлений." Радиоэлектроника, №11, 2013, стр. 1-12.The closest in technical essence to the claimed object is a microwave waveguide impedance transformer, described in: B.V. Prokofiev, M.A. Martynenko. "Short waveguide impedance transformers." Radioelectronics, No. 11, 2013, pp. 1-12.

Этот волноводный трансформатор содержит входной и выходной волноводы разных поперечных сечений и комбинацию волноводных отрезков различных сечений и диафрагм, что существенно сокращает размеры. Уменьшение длины перехода достигается увеличением ширины волноводных секций, это приводит к расширению полосы пропускания. При этом существует ширина волноводной секции при которой полоса пропускания получается максимальной. Увеличение полосы пропускания объясняется уменьшением дисперсии волны в волноводной секции, а существование оптимальной ширины волноводной секции - тем, что дальнейшее увеличение ширины приводит к росту отражений на стыках волноводных секций. Еще большее уменьшение длины достигается заменой одной или нескольких из волноводных секций резонансными диафрагмами. При данном подходе длину перехода можно сократить в 3-4 раза по сравнению с классическим четвертьволновым трансформатором сопротивлений.This waveguide transformer contains input and output waveguides of different cross-sections and a combination of waveguide sections of different cross-sections and diaphragms, which significantly reduces the dimensions. The transition length is reduced by increasing the width of the waveguide sections, which leads to an expansion of the passband. At the same time, there is a width of the waveguide section at which the passband is maximum. The increase in the passband is explained by a decrease in the dispersion of the wave in the waveguide section, and the existence of an optimal width of the waveguide section is explained by the fact that a further increase in the width leads to an increase in reflections at the joints of the waveguide sections. An even greater reduction in length is achieved by replacing one or more of the waveguide sections with resonant diaphragms. With this approach, the transition length can be reduced by 3-4 times compared to a classic quarter-wave impedance transformer.

Недостатком этого устройства является низкая избирательность его АЧХ.The disadvantage of this device is the low selectivity of its frequency response.

Таким образом, существует техническая проблема реализации волноводных трансформаторов СВЧ, обладающих высокой избирательностью АЧХ.Thus, there is a technical problem of implementing microwave waveguide transformers with high frequency response selectivity.

Раскрытие изобретения.Disclosure of invention.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы увеличить частотную избирательность устройства.The objective of the proposed invention is to increase the frequency selectivity of the device.

Техническим результатом изобретения является повышение избирательности АЧХ трансформатора за счет формирования полюсов затухания вблизи рабочей полосы частот, приводящих к формированию полосы заграждения слева и справа от полосы пропускания.The technical result of the invention is an increase in the selectivity of the frequency response of the transformer due to the formation of attenuation poles near the operating frequency band, leading to the formation of a stop band to the left and right of the pass band.

Указанный технический результат достигается тем, что в конструкции трансформатора реализовано чередование диафрагм и односторонних или двухсторонних шлейфов (высокоомных волноводных отрезков).The specified technical result is achieved by the fact that the transformer design implements alternation of diaphragms and one-sided or two-sided loops (high-resistance waveguide sections).

В заявленном волноводном трансформаторе СВЧ, между входным и выходным металлическими отрезками волноводов различных поперечных сечений, применена структура, состоящая из диафрагм и высокоомных отрезков волновода (шлейфов). Подводящий волновод (входной), волновое сопротивление которого ниже другого подводящего волновода (выходной) сразу стыкуется с высокоомным волноводным отрезком без промежуточной диафрагмы. Далее формируется структура с чередованием высокоомных волноводных отрезков (шлейфов) и диафрагм. Формирование полосы заграждения осуществляется с помощью высокоомных волноводных отрезков, работающих как волноводные шлейфы, формирующие полюса затухания. Положение полюсов затухания зависят от поперечных размеров высокоомных секций. Диафрагмы выполняют роль резонаторов, которые формируют полосу пропускания, таким образом количество диафрагм определяет порядок волноводного трансформатора сопротивлений, а высокоомные волноводные отрезки (шлейфы) обеспечивают межрезонаторные связи. Данный подход сокращает длину в 3-4 раза по сравнению с классическим четвертьволновым трансформатором сопротивлений.In the claimed microwave waveguide transformer, a structure consisting of diaphragms and high-resistance waveguide sections (stubs) is used between the input and output metal sections of waveguides of different cross-sections. The supply waveguide (input), the wave resistance of which is lower than the other supply waveguide (output), is immediately joined with the high-resistance waveguide section without an intermediate diaphragm. Then a structure is formed with alternating high-resistance waveguide sections (stubs) and diaphragms. The formation of the stop band is carried out using high-resistance waveguide sections operating as waveguide stubs, forming attenuation poles. The position of the attenuation poles depends on the transverse dimensions of the high-resistance sections. The diaphragms act as resonators that form the passband, so the number of diaphragms determines the order of the waveguide impedance transformer, and high-resistance waveguide sections (stubs) provide inter-resonator connections. This approach reduces the length by 3-4 times compared to the classic quarter-wave impedance transformer.

Волноводный трансформатор, имеющий полюса затухания выше полосы пропускания состоит из чередования емкостных диафрагм и высокоомных волноводных отрезков (шлейфов). Данный волноводный трансформатор сопротивлений имеет E-плоскостную симметрию, т.е. емкостные диафрагмы являются симметричными и высокоомные волноводные отрезки тоже симметричные. Таким образом высокоомные волноводные отрезки образуют два коротко замкнутых одинаковых шлейфа. Волноводный трансформатор, имеющий полюса затухания выше полосы пропускания может быть и без E-плоскостной симметрии, содержащей чередование несимметричных высокоомных волноводных отрезков и несимметричных емкостных диафрагм. Ширина волноводного трансформатора выбирается таким образом, чтобы частота отсечки была меньше нижней частоты пропускания, но выше частот отсечки входного и выходного волноводов. Таким образом, зауженная ширина трансформатора формирует полосу заграждения без полюсов затухания ниже полосы пропускания.A waveguide transformer having attenuation poles above the passband consists of alternating capacitive diaphragms and high-resistance waveguide sections (stubs). This waveguide impedance transformer has E-plane symmetry, i.e. the capacitive diaphragms are symmetrical and the high-resistance waveguide sections are also symmetrical. Thus, the high-resistance waveguide sections form two short-circuited identical stubs. A waveguide transformer having attenuation poles above the passband can also be without E-plane symmetry, containing alternation of asymmetric high-resistance waveguide sections and asymmetric capacitive diaphragms. The width of the waveguide transformer is selected so that the cutoff frequency is less than the lower passband frequency, but higher than the cutoff frequencies of the input and output waveguides. Thus, the narrowed width of the transformer forms a stopband without attenuation poles below the passband.

Волноводный трансформатор, имеющий полюса затухания ниже полосы пропускания состоит из чередования резонансных диафрагм и высокоомных волноводных отрезков (шлейфов). Данный волноводный трансформатор сопротивлений имеет E-плоскостную симметрию, т.е. резонансные диафрагмы являются симметричными и высокоомные волноводные отрезки тоже симметричные. Таким образом высокоомные волноводные отрезки образуют также два короткозамкнутых одинаковых шлейфа. Волноводный трансформатор, имеющий полюса затухания ниже полосы пропускания может быть и без E-плоскостаой симметрии, содержащей чередование несимметричных высокоомных волноводных отрезков и несимметричных резонансных диафрагм. Ширина волноводного трансформатора выбирается таким образом, чтобы частота отсечки была меньше частоты отсечки хотя бы одного из подводящих волноводов, либо меньше частот отсечек обоих подводящих волноводов. Для формирования полосы заграждения выше полосы пропускания частота полюса затухания одного из высокоомных отрезков выбирается выше полосы пропускания.A waveguide transformer having attenuation poles below the passband consists of alternating resonant diaphragms and high-impedance waveguide sections (stubs). This waveguide impedance transformer has E-plane symmetry, i.e. the resonant diaphragms are symmetrical and the high-impedance waveguide sections are also symmetrical. Thus, the high-impedance waveguide sections also form two short-circuited identical stubs. A waveguide transformer having attenuation poles below the passband can also be without E-plane symmetry, containing alternating asymmetric high-impedance waveguide sections and asymmetric resonant diaphragms. The width of the waveguide transformer is selected so that the cutoff frequency is less than the cutoff frequency of at least one of the supply waveguides, or less than the cutoff frequencies of both supply waveguides. To form a stop band above the pass band, the frequency of the attenuation pole of one of the high-impedance sections is selected above the pass band.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The essence of the invention is explained by the drawings:

- фиг. 1. Трансформатор с Е-плоскостной симметрией со стороны узкой стенки волновода с полюсами затухания выше полосы пропускания;- Fig. 1. Transformer with E-plane symmetry from the side of the narrow wall of the waveguide with attenuation poles above the passband;

- фиг. 2. Трансформатор с Е-плоскостной симметрией со стороны широкой стенки волновода с полюсами затухания выше полосы пропускания;- Fig. 2. Transformer with E-plane symmetry from the side of the wide wall of the waveguide with attenuation poles above the passband;

- фиг. 3. Частотные характеристики трансформатора с Е-плоскостной симметрией с полюсами затухания выше полосы пропускания;- Fig. 3. Frequency characteristics of a transformer with E-plane symmetry with attenuation poles above the passband;

- фиг. 4. Трансформатор без Е-плоскостной симметрии со стороны узкой стенки волновода с полюсами затухания выше полосы пропускания;- Fig. 4. Transformer without E-plane symmetry from the side of the narrow wall of the waveguide with attenuation poles above the passband;

- фиг. 5. Трансформатор без Е-плоскостной симметрии со стороны широкой стенки волновода с полюсами затухания выше полосы пропускания;- Fig. 5. Transformer without E-plane symmetry from the side of the wide wall of the waveguide with attenuation poles above the passband;

- фиг. 6. Частотные характеристики трансформатора без Е-плоскостной симметрии с полюсами затухания выше полосы пропускания;- Fig. 6. Frequency characteristics of a transformer without E-plane symmetry with attenuation poles above the passband;

- фиг. 7. Трансформатор с Е-плоскостной симметрией со стороны узкой стенки волновода с полюсами затухания ниже полосы пропускания;- Fig. 7. Transformer with E-plane symmetry from the side of the narrow wall of the waveguide with attenuation poles below the passband;

- фиг. 8. Трансформатор с Е-плоскостной симметрией со стороны широкой стенки волновода с полюсами затухания ниже полосы пропускания;- Fig. 8. Transformer with E-plane symmetry from the side of the wide wall of the waveguide with attenuation poles below the passband;

- фиг. 9. Частотные характеристики трансформатора с Е-плоскостной симметрией с полюсами затухания ниже полосы пропускания;- Fig. 9. Frequency characteristics of a transformer with E-plane symmetry with attenuation poles below the passband;

- фиг. 10. Трансформатор без Е-плоскостной симметрии со стороны узкой стенки волновода с полюсами затухания ниже полосы пропускания;- Fig. 10. Transformer without E-plane symmetry from the side of the narrow wall of the waveguide with attenuation poles below the passband;

- фиг. 11. Трансформатор без Е-плоскостной симметрии со стороны широкой стенки волновода с полюсами затухания ниже полосы пропускания;- Fig. 11. Transformer without E-plane symmetry from the side of the wide wall of the waveguide with attenuation poles below the passband;

- фиг. 12. Частотные характеристики трансформатора без Е-плоскостной симметрии с полюсами затухания ниже полосы пропускания.- Fig. 12. Frequency characteristics of a transformer without E-plane symmetry with attenuation poles below the passband.

Волноводные трансформаторы СВЧ (фиг. 1…фиг. 12) согласно изобретения содержат входной волновод с меньшим волновым сопротивлением 1 и выходной волновод с большим волновым сопротивлением 2. Трансформатор, имеющий полюса затухания сверху и обладающий Е-плоскостной симметрией, между входным и выходным волноводами содержит чередование симметричных емкостных диафрагм 4 и высокоомных волноводных отрезков (шлейфов) 3, Причем низкоомный входной волновод 1 соединяется с высокоомным отрезком волновода 3, а высокоомный выходной волновод 2 соединяется с симметричной емкостной диафрагмой 4, вся структура трансформатора выполняется на зауженном сечении 5 (фиг. 1, фиг. 2).The microwave waveguide transformers (Fig. 1...Fig. 12) according to the invention comprise an input waveguide with a lower wave impedance 1 and an output waveguide with a higher wave impedance 2. The transformer, having attenuation poles at the top and possessing E-plane symmetry, between the input and output waveguides comprises alternation of symmetrical capacitive diaphragms 4 and high-resistance waveguide sections (stubs) 3, wherein the low-resistance input waveguide 1 is connected to the high-resistance section of the waveguide 3, and the high-resistance output waveguide 2 is connected to the symmetrical capacitive diaphragm 4, the entire structure of the transformer is performed on a narrowed section 5 (Fig. 1, Fig. 2).

Трансформатор, имеющий полюса затухания сверху и не обладающий Е-плоскостной симметрией, между входным и выходным волноводами содержит чередование несимметричных емкостных диафрагм 8 и высокоомных волноводных отрезков 9, которые еще являются односторонними шлейфами. Причем низкоомный входной волновод 1 соединяется с высокоомным отрезком волновода 9, а высокоомный выходной волновод 2 соединяется с несимметричной емкостной диафрагмой 8, вся структура трансформатора выполняется на зауженном сечении 5 (фиг. 4, фиг. 5).A transformer having attenuation poles at the top and not having E-plane symmetry contains alternation of asymmetric capacitive diaphragms 8 and high-resistance waveguide sections 9 between the input and output waveguides, which are also one-sided loops. Moreover, the low-resistance input waveguide 1 is connected to the high-resistance section of the waveguide 9, and the high-resistance output waveguide 2 is connected to the asymmetric capacitive diaphragm 8, the entire structure of the transformer is performed on a narrowed section 5 (Fig. 4, Fig. 5).

Трансформатор, имеющий полюса затухания снизу и обладающий Е-плоскостной симметрией, между входным и выходным волноводами содержит чередование симметричных резонансных диафрагм 6 и высокоомных волноводных отрезков 3, которые еще являются двухсторонними шлейфами. Причем низкоомный входной волновод 1 соединяется с высокоомным отрезком волновода 3, а высокоомный выходной волновод 2 соединяется с симметричной резонансной диафрагмой 6, вся структура трансформатора выполняется на расширенном сечении 7 (фиг. 7, фиг. 8).The transformer, having attenuation poles at the bottom and possessing E-plane symmetry, contains alternation of symmetrical resonant diaphragms 6 and high-resistance waveguide sections 3 between the input and output waveguides, which are also two-sided loops. Moreover, the low-resistance input waveguide 1 is connected to the high-resistance section of the waveguide 3, and the high-resistance output waveguide 2 is connected to the symmetrical resonant diaphragm 6, the entire structure of the transformer is performed on the expanded section 7 (Fig. 7, Fig. 8).

Трансформатор, имеющий полюса затухания снизу и не обладающий Е-плоскостной симметрией, между входным и выходным волноводами содержит чередование несимметричных резонансных диафрагм 10 и высокоомных волноводных отрезков 9, которые еще являются односторонними шлейфами. Причем низкоомный входной волновод 1 соединяется с высокоомным отрезком волновода 9, а высокоомный выходной волновод 2 соединяется с несимметричной резонансной диафрагмой 10, вся структура трансформатора выполняется на расширенном сечении 7 (фиг. 10, фиг. 11).A transformer having attenuation poles at the bottom and not possessing E-plane symmetry contains alternation of asymmetrical resonant diaphragms 10 and high-resistance waveguide sections 9 between the input and output waveguides, which are also one-sided loops. Moreover, the low-resistance input waveguide 1 is connected to the high-resistance section of the waveguide 9, and the high-resistance output waveguide 2 is connected to the asymmetrical resonant diaphragm 10, the entire structure of the transformer is performed on the expanded section 7 (Fig. 10, Fig. 11).

Claims (1)

Волноводный трансформатор сопротивлений СВЧ, содержащий подводящие прямоугольные волноводы различных поперечных сечений, между которыми располагаются диафрагмы и отрезки волноводов, отличающийся тем, что трансформатор состоит из чередования диафрагм и односторонних или двухсторонних шлейфов, причем диафрагма располагается у подводящего прямоугольного волновода, имеющего большее волновое сопротивление, а шлейф – у подводящего волновода с меньшим волновым сопротивлением.A microwave impedance waveguide transformer containing supply rectangular waveguides of various cross-sections, between which diaphragms and sections of waveguides are located, characterized in that the transformer consists of alternating diaphragms and one-sided or two-sided loops, wherein the diaphragm is located at the supply rectangular waveguide having a greater wave impedance, and the loop is located at the supply waveguide with a lower wave impedance.
RU2022125089A 2022-09-26 Microwave filter RU2829705C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022125089A RU2022125089A (en) 2024-03-26
RU2829705C2 true RU2829705C2 (en) 2024-11-05

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1210159A1 (en) * 1982-07-28 1986-02-07 Предприятие П/Я В-2058 Waveguide circuit for super-high frequency device
US5256990A (en) * 1992-05-08 1993-10-26 Skydata, Inc. Compact, die-cast precision bandstop filter structure
GB2359197B (en) * 1999-12-11 2002-01-09 Bsc Filters Ltd Enhanced performance waveguide diplexers
US7218801B2 (en) * 2003-03-20 2007-05-15 Thomson Licensing Waveguide frequency-band/polarization splitter
CN201017972Y (en) * 2007-03-22 2008-02-06 成都赛纳赛德科技有限公司 Compact short circuit transmission line waveguide filter
JP4280041B2 (en) * 2002-08-23 2009-06-17 フジテック株式会社 Elevator door device
CN104882652B (en) * 2015-06-12 2017-12-22 四川众为创通科技有限公司 A kind of ultra wide band THz wave ripple filter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1210159A1 (en) * 1982-07-28 1986-02-07 Предприятие П/Я В-2058 Waveguide circuit for super-high frequency device
US5256990A (en) * 1992-05-08 1993-10-26 Skydata, Inc. Compact, die-cast precision bandstop filter structure
GB2359197B (en) * 1999-12-11 2002-01-09 Bsc Filters Ltd Enhanced performance waveguide diplexers
JP4280041B2 (en) * 2002-08-23 2009-06-17 フジテック株式会社 Elevator door device
US7218801B2 (en) * 2003-03-20 2007-05-15 Thomson Licensing Waveguide frequency-band/polarization splitter
CN201017972Y (en) * 2007-03-22 2008-02-06 成都赛纳赛德科技有限公司 Compact short circuit transmission line waveguide filter
CN104882652B (en) * 2015-06-12 2017-12-22 四川众为创通科技有限公司 A kind of ultra wide band THz wave ripple filter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Sorkin, A. A. Waveguide passband filters on half-wave resonators with stubs / A. A. Sorkin // Борисовские чтения : Материалы III Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Красноярск, 23-24 сентября 2021 года P. 279-282. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6265461B2 (en) Resonator-loaded dual-band resonator and dual-band filter using the same
JPH05183304A (en) Band-elimination filter
US2851666A (en) Microwave filter with a variable band pass range
US7276995B2 (en) Filter
RU2829705C2 (en) Microwave filter
RU2480867C1 (en) Pass band filter
CN114552152B (en) Multi-mode ultra-wideband filter and design method thereof
KR101207061B1 (en) The Novel Metamaterial CRLH Building-Block for a Multi-Pole Bandpass Filter and the Improved Channel Selectivity by its Cross-Coupling Version for Compact Gbps Wireless Tranceivers
CN109088135B (en) A multi-order dual-passband high-temperature superconducting filter with multiple transmission zeros
CN106941203A (en) High q-factor cascade bending wave-guide cavity wave filter based on super transmission
Zakharov et al. Planar three-resonator bandpass filters with cross coupling
US7532918B2 (en) Superconductive filter having U-type microstrip resonators with longer and shorter parallel sides
JPH06101643B2 (en) Bandpass filter
RU2658576C1 (en) Strip-line bandpass filter
JPS5821844B2 (en) micro hatadan filter
RU2657311C1 (en) Bandpass microwave filter
RU2826855C1 (en) Band-pass filter
RU2046466C1 (en) S h f filter
RU2401490C1 (en) Microstrip broad-bandpass filter
KR101889091B1 (en) Miniature band pass filter of channels of ultra-wideband using multiple rings generating phase differences
RU2785067C1 (en) Uhf filter of upper frequencies
Sorkin Waveguide passband filters on half-wave resonators with stubs
Arinin et al. Highly Selective Microstrip Filters Based on Multi-Step Comb Structures with Additional Cross-Coupling
RU2710386C2 (en) Miniature bandpass filter
JP2017147540A (en) Variable bandpass filter