Способ управления волноводным полосовым фильтром и устройство для его реализации

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВОЛНОВОДНЫМ ПОЛОСОВЫМ ФИЛЬТРОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Архипенко Валерий Иванович Симончик Леонид Васильевич Усаченок Максим Сергеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ управления волноводным полосовым фильтром, при котором изменяют его коэффициент пропускания или отражения путем использования плазменных столбов газоразрядных ламп с концентрацией электронов, на порядок превышающей критическую для падающего СВЧ-излучения, при этом изменяют пропускание волноводного полосового фильтра в пределах от 0 до 30 дБ путем изменения разрядного тока газоразрядных ламп от 0 до 100 мА. 2. Устройство для управления волноводным полосовым фильтром способом по п. 1,содержащее волноводную секцию, одной своей стороной через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль подключенную к выходу СВЧ-генератора, а другой стороной через волноводно-коаксиальный переход и ферритовый вентиль - ко входу СВЧдетектора, в волноводной секции установлены металлические стержни в три ряда, причем в крайних рядах по пять стержней, а в центральном - два стержня и три газоразрядные лампы, каждая из которых через балластные сопротивления подключена к источнику питания. 15457 1 2012.02.28 Способ управления волноводным полосовым фильтром и устройство для его реализации относятся к области СВЧ волноводной техники и могут быть использованы для управления пропусканием (отражением) полосовых волноводных фильтров, которые используются в качестве элементов СВЧ волноводных трактов. Известны способ и устройство управления волноводным полосовым фильтром с помощью набора металлических штырей, расположенных в волноводе в определенном порядке, определяемом длиной волны СВЧ-излучения, на которое он предварительно рассчитан и изготовлен 1, содержащий отрезок волновода, в который перпендикулярно широкой стенке вставлены штыри из хорошо проводящего материала. Недостатком данного волноводного фильтра является то, что он пригоден только для СВЧ-излучения определенной длины волны и имеет заданную величину пропускания (или отражения). Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются способ и устройство перераспределения миллиметрового излучения при его прохождении через периодически неоднородную плазму барьерного разряда, инициируемого в специальной конфигурации электродов 2, содержащие объем с периодически неоднородной плазмой барьерного разряда, излучающую и принимающую рупорные антенны, СВЧгенератор, СВЧ-детектор. Недостатком данного способа и устройства является то, что они пригодны для излучения миллиметрового диапазона длин волн и обладают низкоэффективной характеристикой управления пропусканием (менее 3 дБ). Задачей данного изобретения является управляемый полосовой волноводный фильтр 10-сантиметрового диапазона длин волн с регулируемым пропусканием (отражением) от 0 до 20-30 дБ. Способ управления волноводным полосовым фильтром, при котором изменяют его коэффициент пропускания или отражения путем использования плазменных столбов газоразрядных ламп с концентрацией электронов, на порядок превышающей критическую для падающего СВЧ-излучения. При этом изменяют пропускание волноводного полосового фильтра в пределах 0 до 30 дБ путем изменения разрядного тока газоразрядных ламп от 0 до 100 мА. Концентрация электронов в плазменных столбах порядка 1013 см-3, что более чем на порядок величины превышает критическую концентрацию электронов для СВЧ-излучения 10-сантиметрового диапазона длин волн. При изменении тока разряда изменяют концентрацию электронов в плазменном столбе, что приводит к изменению пропускания полосового волноводного фильтра от 0 до 20-30 дБ. Способ управления волноводным полосовым фильтром реализуется с помощью устройства. Устройство для управления волноводным полосовым фильтром, содержащее волноводную секцию, одной своей стороной через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль подключенную к выходу СВЧ-генератора, а другой стороной через волноводно-коаксиальный переход и ферритовый вентиль - ко входу СВЧ-детектора, в волноводной секции установлены металлические стержни в три ряда, причем в крайних рядах по пять стержней, а в центральном - два стержня и три газоразрядные лампы, каждая из которых через балластные сопротивления подключена к источнику питания. Сущность устройства поясняется фиг. 1, где 1 - волноводная секция,2 - коаксиально-волноводные переходы,3 - ферритовые вентили,4 - СВЧ-генератор,5 - СВЧ-детектор,6 - металлические стержни,2 15457 1 2012.02.28 7 - газоразрядные лампы,8 - балластные сопротивления,9 - источник питания,10 - волноводно-коаксиальный переход. Согласно изобретению, выход СВЧ-генератора 4 через ферритовый вентиль 3 и коаксиально-волноводный переход 2 подключен к волноводной секции 1. СВЧ-сигнал из волноводной секции 1 через волноводно-коаксиальный переход 10 и ферритовый вентиль 3 подается на СВЧ-детектор 5. В волноводной секции 1 металлические стержни 6 образуют три ряда по пять стержней (расстояние между рядами /4, а между стержнями /2, где 90 мм - длина широкой стенки волновода), где в центральном ряду три металлических стержня заменены на три газоразрядные лампы 7. Газоразрядные лампы 7 через балластные сопротивления 8 соединены с управляемым источником питания 9. Устройство работает следующим образом. При выключенных газоразрядных лампах 7 СВЧ-излучение от генератора 4 подается в волноводную секцию 1, проходит ее и регистрируется СВЧ-детектором 5. Из-за металлических стержней 6 будет наблюдаться небольшое ослабление прошедшего сигнала (менее 3 дБ). При включении газоразрядных ламп 7 наблюдается резкое уменьшение прошедшего через волноводную секцию 1 СВЧ-сигнала, регистрируемого СВЧ-детектором 5. При практическом осуществлении модели использовался прямоугольный волновод сечением 9010 мм 2, длиной около 30 см, представляющий собой четырехзвенный полосовой волноводный фильтр с непосредственными связями. 15 металлических (медных) стержней (3 ряда по 5 стержней) диаметром 4 мм, пересекающих волноводную секцию перпендикулярно ее широкой стенке, использовались для настройки подавления фильтра порядка 40-50 дБ в полосе частот 2,2-3 ГГц 1. При удалении трех центральных стержней пропускание волноводной секции увеличивалось на 30-40 дБ. Затем вместо удаленных трех стержней устанавливались газоразрядные лампы ГШ-5 и зажигались в них разряды при разрядных токах от 0 до 100 мА, что обеспечивало электронную концентрацию в плазменном столбе на уровне порядка 1013 см-3. При этом наблюдается уменьшение проходящего через волноводную секцию СВЧ-сигнала на 20-30 дБ. Изменение тока газоразрядных ламп делает возможным изменять коэффициент пропускания полосового волноводного фильтра (фиг. 2). На фиг. 2 видно, что при токах 0, 40, 70 и 100 мА пропускание на частоте 2250 МГц соответственно равно -5, -19, -23 и -30 дБ. Использование данных способа и устройства позволяет от 0 до 20-30 дБ управлять пропусканием полосового волноводного фильтра. Источники информации 1. Каменский Н.Н., Модель А.М., Надененко Б.С. и др. Справочник по радиорелейной связи. Изд. 2, перераб. и доп., 1981. - 416 с. 2..,.,.К.//. . , 2005. - . 47. - . 617627. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4