RU2361335C1

RU2361335C1 - Diplexer

Info

Publication number: RU2361335C1
Application number: RU2008124732/09A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Вениаминович Бунин (RU); Анатолий Вениаминович Бунин; Сергей Викторович Вишняков (RU); Сергей Викторович Вишняков; Владимир Мушегович Геворкян (RU); Владимир Мушегович Геворкян; Юрий Алексеевич Казанцев (RU); Юрий Алексеевич Казанцев; Сергей Николаевич Михалин (RU); Сергей Николаевич Михалин; Валерий Иванович Полукаров (RU); Валерий Иванович Полукаров
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-07-10

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electric radio engineering and, particularly, to frequency splitting devices based on open disc-shaped dielectric resonators, mainly in the centimetre range of wave length. The diplexer contains two band-pass filters each made up from hollow cylindrical metal shield 1 and 2, which are beyond cutoff shields within the operating filter frequencies. There are n and m open dielectric resonators 3 and 4 with holders installed in the above-mentioned shields, where n and m are integer numbers no less than two. First 5, second 6 and third 7 sections of the hollow rectangular waveguide are made flanged 8 at one of their ends, and flat short-circuiting wall is provided on the other end. The hollow cylindrical metal shield 1 of one band-pass filter is installed orthogonally. Its front sides are rigidly attached between the walls of first 5 and second 6 sections of hollow rectangular waveguide. The hollow cylindrical metal shield of the other band-pass filter is installed between the walls of second 6 and third 7 sections of hollow rectangular waveguide. There are holes made in the walls of sections in hollow rectangular waveguides 5, 6 and 7. The resonant frequency of resonator 3 and 4 are adjusted by changing their sizes. The communication is tuned by changing distance between the above resonant frequencies by placing end resonators 11 and 12 in holes 10 in hollow waveguide section walls 5, 6, 7.

EFFECT: proposed diplexer allows for reducing losses in frequency bandwidth.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для создания частотно-разделительных устройств на основе открытых дисковых диэлектрических резонаторов преимущественно в сантиметровом диапазоне длин волн.The invention relates to microwave technology and is intended to create a frequency separation device based on open disk dielectric resonators mainly in the centimeter wavelength range.

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.Known diplexers (see Dielectric resonators in microwave microelectronics / Yu.M. Bezborodov, L.G. Gassanov, A.A. Lipatov, etc. - Reviews on Electronic Engineering, Series 1 "Microwave Electronics", issue 4 (786) , Central Research Institute "Electronics" MPEI USSR, 1981, 82 pp. 53-56), which contain two segments of the waveguide, transcendent in the operating frequency range of the diplexer, which are made of band-pass filters on dielectric resonators, Y-circulator, two of the three conclusions of which the inputs of the pass-pass filters are connected, and the third conclusion of which and the outputs of the band-pass filters admitting filters constitute output terminals of the device.

Недостатком таких диплексеров является наличие дополнительных потерь в полосе пропускания, вносимых Y-циркулятором.The disadvantage of such diplexers is the presence of additional bandwidth losses introduced by the Y-circulator.

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.Closest to the proposed technical solution is a diplexer having two band-pass frequency filters, each of them is formed by a hollow cylindrical metal screen, beyond the working frequency band of the filter, in which n and m open dielectric resonators with holders, where n and m are integers, are installed the number is not less than two, three segments of communication lines with output lines (see Dielectric resonators in microwave microelectronics / Yu.M. Bezborodov, L.G. Gassanov, A.A. Lipatov, etc. - Reviews on electronic technology, ser ia 1 “Microwave Electronics”, issue 4 (786) Central Research Institute “Electronics” MEP USSR, 1981, p. 54, fig. 43). In a diplexer, a signal with frequencies f ₁ and f ₂ enters the input coaxial and, with a pin, excites input dielectric resonators of band-pass filters at frequencies f ₁ and f ₂ , each of which is made in a segment of a transcendental waveguide of rectangular cross section based on planarly arranged longitudinally the axis of the dielectric resonators, and from the extreme resonators of the band-pass filters, signals with frequencies f ₁ and f _2, respectively, through the communication pins enter the output lines.

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.The disadvantage of such technical solutions is determined by the low selectivity of the bandpass filters relative to the frequencies of adjacent channels with a high level of loss in the passband, which is associated with insufficient electromagnetic coupling of the excitation pin and input resonators.

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.The technical task of the invention is to reduce losses in the passband of the frequency channels of the diplexer, reduce spurious passband, increase the isolation between the passband of the frequency channels of the diplexer.

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.The solution to this problem is achieved by the fact that in the known diplexer containing the first and second band-pass frequency filters, each formed by a hollow cylindrical metal screen, which is beyond the working frequency band of the filter, in which there are n and m open dielectric resonators with holders, respectively, where n and m - integers not less than two, the first, second and third segments of communication lines with output lines, each of the segments of communication lines is made in the form of a segment of a hollow rectangular waveguide with a waveguide flange of one one end and a flat short-circuit wall on the other, the hollow cylindrical metal screen of the first bandpass frequency filter is mounted orthogonally and rigidly connected by the ends between the walls of the first and second segments of the hollow rectangular waveguide outside them, another hollow cylindrical metal screen of the second bandpass filter is mounted orthogonally and rigidly connected the ends between the walls of the second and third segments of the hollow rectangular waveguide outside them, in the walls of the segments of the hollow rectangular of waveguides at the points of attachment of the hollow cylindrical metal screens, holes are made with sizes smaller than or equal to the transverse dimensions of each of the corresponding cavities of the hollow cylindrical metal screens, and the outermost of n and m open dielectric resonators that are installed in the hollow cylindrical metal screens are placed protruding into the holes in the walls of the segments of a hollow rectangular waveguide into the cavities of the segments of a hollow rectangular waveguide.

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.In addition, the hollow cylindrical metal screens of the first and second band-pass frequency filters are placed on opposite walls of the second segment of the hollow rectangular waveguide, and all the centers of the holes are separated from the planes of the corresponding short-circuit walls by distances that are multiples of half the wavelengths of the central frequencies of the first and second band-pass frequency filters, respectively.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен диплексер на диэлектрических резонаторах.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diplexer on dielectric resonators.

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.The diplexer contains two band-pass frequency filters, each formed by a hollow cylindrical metal shields 1 and 2, transcendent in the working frequency band of the filters, in which n and m open dielectric resonators 3 and 4 with holders are installed, where n and m are integers no less than two. The first 5, second 6 and third 7 segments of a hollow rectangular waveguide each with a waveguide flange 8 at one end and a flat short-circuit wall 9 at the other. The hollow cylindrical metal screen 1 of one band-pass frequency filter is mounted orthogonally and rigidly connected by the ends between the walls of the first 5 and second 6 segments of the hollow rectangular waveguide outside them, the other hollow cylindrical metal screen 2 of the other band-pass frequency filter is installed orthogonally and rigidly connected by the ends between the walls of the second 6 and the third 7 segments of a hollow rectangular waveguide outside them, in the walls of the segments of hollow rectangular waveguides 5, 6 and 7 at the points of attachment of the hollow cylinders of the metallic metallic screens 1 and 2, holes 10 are made with dimensions smaller than or equal to the transverse dimensions of each of the corresponding cavities of the hollow cylindrical metal screens 1 and 2, and the extreme open dielectric resonators 11 and 12 of n and m open dielectric resonators 3 and 4, which are installed in hollow cylindrical metal screens 1 and 2, are located protruding into the holes 10 in the walls of the segments of the hollow rectangular waveguide 5, 6 and 7 inside the cavities of the segments of the hollow rectangular waveguide 5, 6 and 7.

Диплексер работает следующим образом.Diplexer works as follows.

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.Waveguide flanges 8 are connected to the transmission lines of the microwave circuit. In the presence of a multi-frequency electromagnetic wave in the line connected to the waveguide flange 8 of the segment 6 of the hollow rectangular waveguide, the extreme open dielectric resonators 11 of the first bandpass filter and 12 of the second bandpass filter excite electromagnetic waves at the resonant frequencies of the respective resonators 3 and 4. Resonators 3 and 4 transmit electromagnetic energy at appropriate frequencies through the extreme open dielectric resonators 11 and 12, located in the holes 10, respectively in lengths of 5 and 7 of the hollow rectangular waveguide.

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.The resonant frequencies of open dielectric resonators 3 and 4 are adjusted by changing their sizes. Communication between open dielectric resonators 3 and 4 is adjusted by changing the distance between them. Adjusting the necessary connection of the extreme open dielectric resonators 11 and 12 with the transmission lines of the microwave circuit is achieved by moving the extreme open dielectric resonators 11 and 12 in the holes 10 in the walls of the segments of the hollow rectangular waveguide 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.Placement of hollow cylindrical metal screens 1 and 2 of the first and second band-pass frequency filters on opposite walls of the second segment of the hollow rectangular waveguide 6 while removing the centers of all holes 10 from the planes of the corresponding short-circuit walls 8 by distances that are multiple to half the wavelengths of the central frequencies of the first and second band-pass frequency filters allows you to increase the isolation of the frequency channels of the diplexer and at the same time increase the electromagnetic coupling of the extreme open dielectric iCal resonators 11 and 12, respectively, first and second bandpass filters with frequency of microwave transmission lines and circuits in order to achieve direct reduction of losses in the pass bands of frequency channels diplexer.

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.Using the invention allows you to create in the frequency range of 10-18 GHz diplexers on dielectric resonators with multi-link bandpass filters with parameters: the passband of the first and second filters ~ 1 ... 5%, loss in the band is not worse than 1.5 ... 2 dB, the attenuation level in the frequency band of the adjacent channel more than - 80 dB, applicable in paths with a power of up to 100 watts.

Claims

1. A diplexer containing two band-pass frequency filters, each of them is formed by a hollow cylindrical metal screen, beyond the working frequency band of the filter, in which n and m open dielectric resonators with holders are installed, where n and m are integers of at least two, three segments of communication lines with output lines, characterized in that each of the segments of communication lines is made in the form of a segment of a hollow rectangular waveguide with a waveguide flange at one end and a flat short-circuit wall on the other m, a hollow cylindrical metal screen of one band-pass frequency filter is mounted orthogonally and rigidly connected by the ends between the walls of the first and second sections of the hollow rectangular waveguide outside them, another hollow cylindrical metal screen of another band-pass filter is installed orthogonally and rigidly connected by the ends between the walls of the second and third segments of the hollow a rectangular waveguide outside them, in the walls of the segments of hollow rectangular waveguides at the points of attachment of the hollow cylindrical m Metal screens have holes with sizes smaller than or equal to the transverse dimensions of each of the corresponding cavities of the hollow cylindrical metal screens, and the outermost n and m open dielectric resonators, which are installed in the hollow cylindrical metal screens, are located protruding into the holes in the walls of the sections of the hollow rectangular waveguide inward cavities of segments of a hollow rectangular waveguide.

2. The diplexer according to claim 1, characterized in that the hollow cylindrical metal screens of the bandpass filters are located on opposite walls of the second segment of the hollow rectangular waveguide, and all the centers of the holes are separated from the planes of the corresponding short-circuit walls by distances that are multiples of half the wavelengths of the central frequencies, respectively, of one and other bandpass frequency filters.