Диплексёр на основе запредельного прямоугольного волновода.

Одним из наиболее распространённых устройств на основе запредельного волновода является полосовой фильтр. Для такого устройства характерна высокая степень подавления паразитных полос пропускания, что достигается без привлечения дополнительных устройств, применяемых в обычных волноводных СВЧ фильтрах и всегда влияющих на вносимые потери и отражение, а также меньшие габариты по сравнению с классическими вариантами селективного устройства. Но при всём при этом в ракетной, авиационной и космической технике как говорится места много не бывает. В связи с этим в данной работе была произведена попытка синтеза диплексёра на основе запредельного прямоугольного волновода, причём вход и выходы реализованы также в виде прямоугольного волновода. В статье “The Design of Evanescent Mode Waveguide Bandpass Filters for a Prescribed Insertion Loss Characteristic” предоставлен расчёт фильтра на основе запредельного волновода, но в полученных формулах отсутствует связь между расположением запредельного канала и регулярного и размерами синтезируемого фильтра, потому как в статье предполагается что запредельный участок (а по сути сам фильтр) будет стыковаться с регулярным волноводом точно по центру. Но для построения диплексёра этого не достаточно. В качестве основы начальной модели диплексёра были рассчитаны два трёхзвенных фильтра по методике изложенной в выше приведённой статье. Центральные частоты были выбраны 13,2 ГГц и 14 ГГц, расчётные полосы пропускания 350 МГц. Затухание при отстройке от края полосы пропускания не задавалось, т.к. количество резонаторов было выбрано равным трём. Расчётная величина пульсаций в полосе пропускания 0,1 дб. Сечение прямоугольных запредельных участков было выбрано 7,2х3,4 мм, а регулярного канала 16х8 мм.

Рисунок 1. Внешний вид диплексёра (сечение).

Рисунок 2. Анализируемая модель диплексёра.

Рисунок 3. АЧХ диплексёра в диапазоне 12-17 ГГц.

Рисунок 4. Ксв диплексёра.

В процессе моделирования было исследовано влияния геометрии диплексёра на его характеристики, в частности были получены полосы пропускания от 160 МГц до 500 МГц, на центральных частотах от 12 ГГц до 16 ГГц, при разных амплитудных пульсациях в полосе пропускания. ГВЗ в полосе пропускания данного диплексёра составило не более 10 нс. Ксв в полосе пропускания составило не более 2,2. Дальнейшее улучшение данного параметра возможно при использовании согласующих структур на входе и выходах диплексёра внутри регулярных волноводах что не увеличивает габариты устройства. Потери в полосе пропускания составили не более 1 дБ. Расхождение измерений и моделирования не более 5%. Предложенная конструкция, на сколько известно автору, ранее никем не реализовывалась.