Диплексер

Диплексер

Реферат

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для создания частотно-разделительных устройств на основе открытых дисковых диэлектрических резонаторов преимущественно в сантиметровом диапазоне длин волн.

Известны диплексеры (см. Диэлектрические резонаторы в микроэлектронике СВЧ / Ю.М.Безбородов, Л.Г.Гассанов, А.А.Липатов и др. - Обзоры по Электронной технике, Серия 1 «Электроника СВЧ», вып.4 (786), ЦНИИ «Электроника» МЭИ СССР, 1981, 82 с., с.53-56), которые содержат два отрезка волновода, запредельные в рабочем диапазоне частот диплексера, в которых выполнены полосно-пропускающие фильтры на диэлектрических резонаторах, Y-циркулятор, к двум из трех выводов которого подключены входы полосно-пропускающих фильтров, а третий вывод которого и выходы полосно-пропускающих фильтров образуют выходные разъемы устройства.

Недостатком таких диплексеров является наличие дополнительных потерь в полосе пропускания, вносимых Y-циркулятором.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является диплексер, имеющий два полосовых частотных фильтра, каждый из них образован полым цилиндрическим металлическим экраном, запредельным в рабочей полосе частот фильтра, в которых установлены соответственно n и m открытых диэлектрических резонаторов с держателями, где n и m - целые числа не меньше двух, три отрезка линий связи с выходными линиями (см. Диэлектрические резонаторы в микроэлектронике СВЧ / Ю.М.Безбородов, Л.Г.Гассанов, А.А.Липатов и др. - Обзоры по электронной технике, серия 1 «Электроника СВЧ», вып.4 (786) ЦНИИ «Электроника» МЭП СССР, 1981, с.54, рис.43). В диплексере сигнал с частотами f₁ и f₂ поступает на входной коаксиал и с помощью штыря возбуждает входные диэлектрические резонаторы полосно-пропускающих фильтров на частоты f₁ и f₂, каждый из которых выполнен в отрезке запредельного волновода прямоугольного сечения на базе планарно размещенных вдоль продольной оси диэлектрических резонаторов, а с крайних резонаторов полосно-пропускающих фильтров сигналы с частотами f₁ и f₂ соответственно через штыри связи поступают в выходные линии.

Недостаток таких технических решений определяется низкой избирательностью полосно-пропускающих фильтров относительно частот соседних каналов при высоком уровне потерь в полосе пропускания, что связано с недостаточной электромагнитной связью штыря возбуждения и входными резонаторами.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение потерь в полосах пропускания частотных каналов диплексера, уменьшение паразитных полос пропускания, увеличение развязки между полосами пропускания частотных каналов диплексера.

Решение этой задачи достигается тем, что в известном диплексере, содержащем первый и второй полосовые частотные фильтры, образованные каждый полым цилиндрическим металлическим экраном, запредельным в рабочей полосе частот фильтра, в которых установлены соответственно n и m открытых диэлектрических резонаторов с держателями, где n и m - целые числа не меньше двух, первый, второй и третий отрезки линий связи с выходными линиями, каждый из отрезков линий связи выполнен в виде отрезка полого прямоугольного волновода с волноводным фланцем на одном из концов и плоской короткозамыкающей стенкой на другом, полый цилиндрический металлический экран первого полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками первого и второго отрезков полого прямоугольного волновода вне них, другой полый цилиндрический металлический экран второго полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками второго и третьего отрезков полого прямоугольного волновода вне них, в стенках отрезков полых прямоугольных волноводов в местах присоединения полых цилиндрических металлических экранов выполнены отверстия с размерами, меньшими или равными поперечным размерам каждой из соответствующих полостей полых цилиндрических металлических экранов, а крайние из n и m открытых диэлектрических резонаторов, которые установлены в полых цилиндрических металлических экранах, размещены выступающими в отверстия в стенках отрезков полого прямоугольного волновода внутрь полостей отрезков полого прямоугольного волновода.

Кроме того, полые цилиндрические металлические экраны первого и второго полосовых частотных фильтров размещены на противоположных стенках второго отрезка полого прямоугольного волновода, а все центры отверстий удалены от плоскостей соответствующих короткозамыкающих стенок на расстояния, кратные половинам длин волн центральных частот соответственно первого и второго полосовых частотных фильтров.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен диплексер на диэлектрических резонаторах.

Диплексер, содержит два полосовых частотных фильтра, образованных каждый полым цилиндрическим металлическими экранами 1 и 2, запредельными в рабочей полосе частот фильтров, в которых установлены соответственно n и m открытых диэлектрических резонаторов 3 и 4 с держателями, где n и m - целые числа не меньше двух. Первый 5, второй 6 и третий 7 отрезки полого прямоугольного волновода каждый с волноводным фланцем 8 на одном из концов и плоской короткозамыкающей стенкой 9 на другом. Полый цилиндрический металлический экран 1 одного полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками первого 5 и второго 6 отрезков полого прямоугольного волновода вне них, другой полый цилиндрический металлический экран 2 другого полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками второго 6 и третьего 7 отрезками полого прямоугольного волновода вне них, в стенках отрезков полых прямоугольных волноводов 5, 6 и 7 в местах присоединения полых цилиндрических металлических экранов 1 и 2 выполнены отверстия 10 с размерами, меньшими или равными поперечным размерам каждой из соответствующих полостей полых цилиндрических металлических экранов 1 и 2, а крайние открытые диэлектрические резонаторы 11 и 12 из n и m открытых диэлектрических резонаторов 3 и 4, которые установлены в полых цилиндрических металлических экранах 1 и 2, размещены выступающими в отверстия 10 в стенках отрезков полого прямоугольного волновода 5, 6 и 7 внутрь полостей отрезков полого прямоугольного волновода 5, 6 и 7.

Диплексер работает следующим образом.

Волноводные фланцы 8 подключаются к линиям передачи СВЧ цепи. При наличии многочастотной электромагнитной волны в линии, подключенной к волноводному фланцу 8 отрезка 6 полого прямоугольного волновода, крайние открытые диэлектрические резонаторы 11 первого полосового частотного фильтра и 12 второго полосового частотного фильтра возбуждают электромагнитные колебания на резонансных частотах соответствующих резонаторов 3 и 4. Резонаторы 3 и 4 передают электромагнитную энергию на соответствующих частотах через крайние открытые диэлектрические резонаторы 11 и 12, размещенные в отверстиях 10 соответственно в отрезках 5 и 7 полого прямоугольного волновода.

Резонансные частоты открытых диэлектрических резонаторов 3 и 4 корректируются изменением их размеров. Настройка связи между открытыми диэлектрическими резонаторами 3 и 4 осуществляется изменением расстояния между ними. Регулировка необходимой связи крайних открытых диэлектрических резонаторов 11 и 12 с линиями передачи СВЧ цепи достигается перемещением крайних открытых диэлектрических резонаторов 11 и 12 в отверстиях 10 в стенках отрезков полого прямоугольного волновода 5, 6, 7.

Размещение полых цилиндрических металлических экранов 1 и 2 первого и второго полосовых частотных фильтров на противоположных стенках второго отрезка полого прямоугольного волновода 6 при удалении центров всех отверстий 10 от плоскостей соответствующих короткозамыкающих стенок 8 на расстояния кратные половинам длин волн центральных частот соответственно первого и второго полосовых частотных фильтров позволяет увеличить развязку частотных каналов диплексера и одновременно увеличить электромагнитную связь крайних открытых диэлектрических резонаторов 11 и 12 соответственно первого и второго полосовых частотных фильтров с линиями передачи СВЧ цепи и тем добиться уменьшения прямых потерь в полосах пропускания частотных каналов диплексера.

Использование изобретения позволяет создать в диапазоне частот 10-18 ГГц диплексеры на диэлектрических резонаторах с многозвенными полосно-пропускающими фильтрами с параметрами: полосы пропускания первого и второго фильтров ~ 1…5%, потери в полосе не хуже 1,5…2 дБ, уровень затухания в полосе частот соседнего канала более - 80 дБ, применимые в трактах с мощностью до 100 Вт.

1. Диплексер, содержащий два полосовых частотных фильтра, каждый из них образован полым цилиндрическим металлическим экраном, запредельным в рабочей полосе частот фильтра, в которых установлены соответственно n и m открытых диэлектрических резонаторов с держателями, где n и m - целые числа не меньше двух, три отрезка линий связи с выходными линиями, отличающийся тем, что каждый из отрезков линий связи выполнен в виде отрезка полого прямоугольного волновода с волноводным фланцем на одном из концов и плоской короткозамыкающей стенкой на другом, полый цилиндрический металлический экран одного полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками первого и второго отрезков полого прямоугольного волновода вне их, другой полый цилиндрический металлический экран другого полосового частотного фильтра установлен ортогонально и жестко присоединен торцами между стенками второго и третьего отрезков полого прямоугольного волновода вне их, в стенках отрезков полых прямоугольных волноводов в местах присоединения полых цилиндрических металлических экранов выполнены отверстия с размерами, меньшими или равными поперечным размерам каждой из соответствующих полостей полых цилиндрических металлических экранов, а крайние из n и m открытых диэлектрических резонаторов, которые установлены в полых цилиндрических металлических экранах, расположены выступающими в отверстия в стенках отрезков полого прямоугольного волновода внутрь полостей отрезков полого прямоугольного волновода.

2. Диплексер по п.1, отличающийся тем, что полые цилиндрические металлические экраны полосовых частотных фильтров расположены на противоположных стенках второго отрезка полого прямоугольного волновода, а все центры отверстий удалены от плоскостей соответствующих короткозамыкающих стенок на расстояния, кратные половинам длин волн центральных частот соответственно одного и другого полосовых частотных фильтров.