Патент на изобретение №2295807

(54) ДИПЛЕКСЕР

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для использования в качестве частотно-разделительных устройств. Техническим результатом является уменьшение потерь в полосах пропускания частотных каналов. Диплексер содержит отрезок цилиндрического волновода, входной коаксиальный разъем, установленный ортогонально относительно цилиндрической стенки этого волновода, петли связи с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами первого и второго полосно-пропускающих фильтров (ППФ). Выходные цилиндрические диэлектрические резонаторы первого и второго ППФ электромагнитно связаны каждый с выходными петлями связи, подключенными к соответствующим выходным коаксиальным разъемам. Металлическая стенка с отверстием расположена в поперечном сечении отрезка цилиндрического волновода. Отверстие в металлической стенке размещено в месте установки входного разъема, центральный проводник которого расположен в этом отверстии параллельно плоскости металлической стенки, а петли связи с входными резонаторами первого и второго ППФ присоединены к проводнику входного разъема и расположены каждая параллельно плоскости металлической стенки на противоположных ее сторонах. Все разъемы диплексера подключаются к линиям передачи СВЧ цепи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для использования в качестве частотно-разделительных устройств на основе открытых дисковых диэлектрических резонаторов преимущественно в дециметровом и длинноволновой части сантиметрового диапазона длин волн.

Известны диплексеры, которые содержат два отрезка волновода, запредельные в рабочем диапазоне частот диплексера, в которых расположены 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.

В основном такие диплексеры имеют дополнительные потери в полосе пропускания, вносимые Y-циркулятором.

Известны диплексеры на две фиксированные частоты, в которых 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, поступают в выходные линии.

Недостатком таких диплексеров является плохая избирательностью полосно-пропускающих фильтров относительно частот соседних каналов в сочетании с высоким уровнем потерь в полосе пропускания, что связано с недостаточной электромагнитной связью штыря возбуждения и входными резонаторами, а также недостатками, присущими полосно-пропускающим фильтрам, образованным конструкциями с планарным размещением диэлектрических резонаторов, то есть более узкие полосы пропускания и большие потери, чем у фильтров с соосным размещением резонаторов.

Наиболее близким к предлагаемому являются диплексер (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.56, рис.46), содержащий отрезок цилиндрического волновода круглого сечения, выполняющего функцию экрана запредельного в рабочей полосе частот диплексера, в котором размещен Y-циркулятор, первое плечо которого подключено к входному коаксиальному разъему, установленному ортогонально относительно цилиндрической стенки отрезка цилиндрического волновода, а второе и третье его плечи подключены к петлям связи с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами первого и второго полосно-пропускающих фильтров, образованных каждый цилиндрическими диэлектрическими резонаторами, коаксиально размещенными в отрезке круглого цилиндрического волновода с одной и с другой сторон от Y-циркулятора, а выходные цилиндрические диэлектрические резонаторы первого и второго полосно-пропускающих фильтров электромагнитно связаны каждый с петлей связи, подключенной к выходному коаксиальному разъему соответствующего частотного канала.

Однако такие диплексеры обладают дополнительными потерями, связанными с применением Y-циркулятора.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение потерь в полосах пропускания частотных каналов диплексера.

Решение этой задачи достигается тем, что в известном диплексере, содержащем отрезок цилиндрического волновода круглого сечения, входной коаксиальный разъем с центральным проводником, установленный ортогонально относительно цилиндрической стенки отрезка цилиндрического волновода, петли связи с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами первого и второго полосно-пропускающих фильтров, образованных каждый цилиндрическими диэлектрическими резонаторами, коаксиально размещенными вдоль оси отрезка круглого цилиндрического волновода с одной и с другой сторон от входного коаксиального разъема и укрепленные в нем осесимметричными держателями, а выходные цилиндрические диэлектрические резонаторы первого и второго полосно-пропускающих фильтров электромагнитно связаны каждый с выходными петлями связи, подключенными к выходным коаксиальным разъемам первого и второго частотных каналов, и металлическую стенку с отверстием, ортогональную поперечному сечению отрезка цилиндрического волновода, металлическая стенка расположена в поперечном сечении отрезка цилиндрического волновода, проходящем через ось симметрии входного коаксиального разъема, отверстие в металлической стенке установлено у цилиндрической стенки отрезка цилиндрического волновода в месте установки входного коаксиального разъема, центральный проводник входного коаксиального разъема расположен в отверстии в металлической стенке параллельно ее плоскости, а петли связи с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами первого и второго полосно-пропускающих фильтров присоединены к центральному проводнику входного коаксиального разъема и размещены каждая параллельно плоскости металлической стенки на противоположных ее сторонах.

Кроме того, петля связи с входным цилиндрическим диэлектрическим резонатором первого полосно-пропускающего фильтра выполнена с длиной, равной половине длины волны на резонансной частоте входного цилиндрического диэлектрического резонатора первого полосно-пропускающего фильтра, а петля связи с входным цилиндрическим диэлектрическим резонатором второго полосно-пропускающего фильтра выполнена с длиной, равной половине длины волны на резонансной частоте входного цилиндрического диэлектрического резонатора второго полосно-пропускающего фильтра.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен диплексер на диэлектрических резонаторах, а на фиг.2 – его частотная характеристика.

Диплексер содержит отрезок круглого цилиндрического волновода 1, входной коаксиальный разъем 2, установленный ортогонально относительно цилиндрической стенки 3 отрезка цилиндрического волновода 1, петли связи 4 и 5 с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами 6 и 7 первого 8 и второго 9 полосно-пропускающих фильтров, образованных каждый цилиндрическими диэлектрическими резонаторами 10 и 11, коаксиально расположенными вдоль оси отрезка круглого цилиндрического волновода 1 с одной и с другой сторон от входного коаксиального разъема 2 и укрепленные в нем осесимметричными держателями 12, выходные цилиндрические диэлектрические резонаторы 10 и 11 первого 8 и второго 9 полосно-пропускающих фильтров электромагнитно связаны каждый с выходными петлями связи 13 и 14, подключенными к выходным коаксиальным разъемам 15 и 16 первого 8 и второго 9 полосно-пропускающих фильтров, и металлическую стенку 17, имеющую отверстие 18, ортогональную поперечному сечению отрезка цилиндрического волновода 1. Металлическая стенка 17 установлена в поперечном сечении отрезка цилиндрического волновода 1, проходящем через ось симметрии входного коаксиального разъема 2. Отверстие 18 в металлической стенке 17 размещено у цилиндрической стенки 3 отрезка цилиндрического волновода 1 в месте установки входного коаксиального разъема 2, центральный проводник 19 входного коаксиального разъема 2 расположен в отверстии 18 в металлической стенке 17 параллельно ее плоскости, а петли связи 4 и 5 с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами 6 и 7 первого 8 и второго 9 полосно-пропускающих фильтров присоединены к центральному проводнику 19 входного коаксиального разъема 2 и расположены каждая параллельно плоскости металлической стенки 17 на противоположных ее сторонах.

Диплексер работает следующим образом.

Входной коаксиальный разъем 2 и коаксиальные разъемы 15 и 16 подключаются к линиям передачи СВЧ цепи. При наличии многочастотной электромагнитной волны в линии, подключенной к входному коаксиальному разъему 2, петли связи 4 и 5 с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами 6 и 7 первого 8 и второго 9 полосно-пропускающих фильтров возбуждают электромагнитные колебания на резонансных частотах соответствующих диэлектрических резонаторов 6 и 7, которые передают электромагнитную энергию на соответствующих частотах через выходные цилиндрические резонаторы 10 и 11 и выходные петли связи 14 и 13 на выходные разъемы 16 и 15 соответственно.

Экспериментально установлено, что, если петля связи 4 с входным цилиндрическим диэлектрическим резонатором 6 первого 8 полосно-пропускающего фильтра выполнена с длиной, равной половине длины волны на резонансной частоте входного цилиндрического диэлектрического резонатора 6 первого 8 полосно-пропускающего фильтра, а петля связи 5 с входным цилиндрическим диэлектрическим резонатором 7 второго 9 полосно-пропускающего фильтра выполнена с длиной, равной половине длины волны на резонансной частоте входного цилиндрического диэлектрического резонатора 7 второго 9 полосно-пропускающего фильтра, то потери в полосах пропускания полосно-пропускающих фильтров 8 и 9 уменьшаются, а развязка между полосами пропускания фильтров 8 и 9 возрастает.

Использование изобретения позволило создать в диапазоне частот 4-5 ГГц диплексеры с девятизвенными полосно-пропускающими фильтрами с параметрами: полосы пропускания первого и второго фильтро⠘3%, потери в полосе не хуже 1,3 дБ, промежуточная полоса частот между фильтрами ˜3% с уровнем затухания – более 80 дБ.

Формула изобретения

1. Диплексер, содержащий отрезок цилиндрического волновода круглого сечения, входной коаксиальный разъем с центральным проводником, установленный ортогонально относительно цилиндрической стенки отрезка цилиндрического волновода, петли связи с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами первого и второго полосно-пропускающих фильтров, образованных каждый цилиндрическими диэлектрическими резонаторами, коаксиально размещенными вдоль оси отрезка круглого цилиндрического волновода с одной и с другой сторон от входного коаксиального разъема и укрепленные в нем осесимметричными держателями, а выходные цилиндрические диэлектрические резонаторы первого и второго полосно-пропускающих фильтров электромагнитно связаны каждый с выходными петлями связи, подключенными к выходным коаксиальным разъемам первого и второго частотных каналов, и металлическую стенку с отверстием, ортогональную поперечному сечению отрезка цилиндрического волновода, отличающийся тем, что металлическая стенка расположена в поперечном сечении отрезка цилиндрического волновода, проходящем через ось симметрии входного коаксиального разъема, отверстие в металлической стенке размещено у цилиндрической стенки отрезка цилиндрического волновода в месте установки входного коаксиального разъема, центральный проводник входного коаксиального разъема расположен в отверстии в металлической стенке параллельно ее плоскости, а петли связи с входными цилиндрическими диэлектрическими резонаторами первого и второго полосно-пропускающих фильтров присоединены к центральному проводнику входного коаксиального разъема и размещены каждая параллельно плоскости металлической стенки на противоположных ее сторонах.

2. Диплексер по п.1, отличающийся тем, что петля связи с входным цилиндрическим диэлектрическим резонатором первого полосно-пропускающего фильтра выполнена с длиной равной половине длины волны на резонансной частоте входного цилиндрического диэлектрического резонатора первого полосно-пропускающего фильтра, а петля связи с входным цилиндрическим диэлектрическим резонатором второго полосно-пропускающего фильтра выполнена с длиной, равной половине длины волны на резонансной частоте входного цилиндрического диэлектрического резонатора второго полосно-пропускающего фильтра.

РИСУНКИ