Перестраиваемый сверхвысокочастотный фильтр с термостатом

Полезная модель относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехники, а именно, к фильтрам на основе технологий железо-иттриевого граната (ЖИГ), и применяется в измерительной СВЧ аппаратуре сканирующего типа в качестве перестраиваемых преселекторов. Технический результат заключается в достижении постоянной (в установившемся режиме) заданной температуры устройства, поддерживаемой термостатом при различных режимах работы и температуре окружающей среды. Устройство содержит корпус 1 с расположенными в нем магнитными катушками 2, СВЧ модулем 3 с ЖИГ-резонаторами. Вход и выход СВЧ модуля 3 соединены с СВЧ разъемами 4, которые закреплены на передней и задней гранях корпуса 1, с помощью коаксиальных волноводов 5. На боковых гранях корпуса 1 закреплены элементы Пельтье 6, выполненные в форме квадратных пластин. С противоположной стороны элементов Пельтье 6 установлены алюминиевые радиаторы 7. На одной из граней корпуса 1 закреплен температурный датчик 8, выходные выводы которого соединены с помощью проводников со входом платы термостата 9, выход которой соединен с помощью проводников с входными выводами элементов Пельтье 6. Плата термостата 9 включает вычитающее устройство 10, интегратор II и драйвер тока 12. 4 ил.

Полезная модель относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехники, а именно, к фильтрам на основе технологий железо-иттриевого граната (ЖИГ), и применяется в измерительной СВЧ аппаратуре сканирующего типа в качестве перестраиваемых преселекторов.

Наиболее близким к заявляемому устройству по наибольшему числу существенных признаков является перестраиваемый СВЧ фильтр фирмы «Micro Lambda Wireless, Inc» (http://www.alfamicroonde.com/pdf%20files/ytfdefinitions2.pdf), который содержит корпус с расположенными в нем магнитными катушками и закрепленным между ними СВЧ модулем на ЖИГ-резонаторах.

Недостатком известного технического решения является температурная нестабильность его работы, а именно, значительная зависимость точности установки центральной частоты от его температуры.

Основная техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в создании перестраиваемого СВЧ фильтра с термостатом, стабильно работающего при любых диапазонах перестройки центральной частоты и любой допустимой температуре окружающей среды.

Поставленная задача решается тем, что в перестраиваемом СВЧ фильтре с термостатом, содержащем корпус из ферромагнитного материала в форме параллелепипеда, выполненный из двух плотно смыкающихся половин с расположенными внутри каждой из них магнитными катушками, между сердечниками которых установлен СВЧ модуль с ЖИГ-резонаторами, выполненный в форме пластины из неферромагнитного материала, вход и выход которого соединены с закрепленными на передней и задней гранях корпуса СВЧ разъемами с помощью коаксиальных волноводов, согласно предложенному решению, на боковых гранях корпуса закреплены элементы Пельтье, выполненные в форме квадратных пластин, с противоположной стороны которых установлены алюминиевые радиаторы, а на одной из граней корпуса закреплен температурный датчик, выходные выводы которого соединены с помощью проводников со входом платы термостата, включающей вычитающее устройство, интегратор и драйвер тока, выход которой соединен с помощью проводников с входными выводами элементов Пельтье.

Полезная модель поясняется рисунками, где на фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 - вид сбоку заявляемого устройства без платы термостата и алюминиевых радиаторов, на фиг.3 - разрез устройства, представленного на фиг.2, на фиг.4 - функциональная схема термостата.

Устройство содержит корпус 1 с расположенными в нем магнитными катушками 2, СВЧ модулем 3 с ЖИГ-резонаторами. Вход и выход СВЧ модуля 3 соединены с СВЧ разъемами 4, которые закреплены на передней и задней гранях корпуса 1, с помощью коаксиальных волноводов 5. На боковых гранях корпуса 1 закреплены элементы Пельтье 6, выполненные в форме квадратных пластин. С противоположной стороны элементов Пельтье 6 установлены алюминиевые радиаторы 7. На одной из граней корпуса 1 закреплен температурный датчик 8, выходные выводы которого соединены с помощью проводников со входом платы термостата 9, выход которой соединен с помощью проводников с входными выводами элементов Пельтье 6. Плата термостата 9 включает вычитающее устройство 10, интегратор 11 и драйвер тока 12.

В электрической схеме платы термостата 9 вычитающее устройство 10 с интегратором 11 могут быть выполнены на операционной усилителе, а драйвер тока 12 - на двух полевых транзисторах с каналами разного типа проводимости.

Температурная стабильность устройства обеспечивается следующим образом. На выходе температурного датчика 8 формируется напряжение U _дат, пропорциональное температуре корпуса 1, которое подают на вычитающее устройство 10 платы термостата 9 и сравнивают с опорным напряжением U_оп, равным значению U_дат при заданной температуре термостатирования Т_ст. Полученную разность напряжений U_ош интегрируют при помощи интегратора 11. В случае отклонения температуры корпуса 1 от заданной температуры термостатирования Т_ст в ту или другую сторону, на выходе интегратора 11 формируется некоторое приращение напряжения управления U_yпp соответствующей полярности, которое преобразуют драйвером тока 12 в управляющий ток I_упр с определенным коэффициентом усиления. Протекание управляющего тока I_упр через элемент Пельтье 6 вызывает появление разности температур между его противоположными гранями, пропорциональной величине управляющего тока I_упр. Элементы Пельтье 6 расположены в устройстве таким образом, что при нагреве корпуса 1 выше температуры термостатирования Т_ст примыкающие к нему грани элементов Пельтье 6 начинают охлаждаться, а при охлаждении корпуса 1 ниже температуры термостатирования Т _ст - нагреваться. Это происходит до тех пор, пока значения Uдат и Uоп не станут равными, и термостат 9 не перейдет в установившийся режим, что соответствует требуемой рабочей температуре корпуса 1. Алюминиевые радиаторы 7 служат для дополнительного охлаждения нагревающейся стороны элементов Пельтье 6, что позволяет повысить эффективность его работы.

Измеренный температурный дрейф центральной частоты заявляемой полезной модели с диапазоном рабочих частот от 2 до 26,5 ГГц составляет около 3-8 МГц. Для сравнения, величина температурного дрейфа центральной частоты устройства-прототипа с аналогичным диапазоном рабочих частот (модель фильтра MLFP-42026) достигает 30 МГц (http://microlambdawireless.com/YIG_Filters/MLFP_4_Stage.htm).

Перестраиваемый сверхвысокочастотный фильтр с термостатом, содержащий корпус из ферромагнитного материала в форме параллелепипеда, выполненный из двух плотно смыкающихся половин с расположенными внутри каждой из них магнитными катушками, между сердечниками которых установлен сверхвысокочастотный модуль с резонаторами на железо-иттриевом гранате, выполненный в форме пластины из неферромагнитного материала, вход и выход которого соединены с закрепленными на передней и задней гранях корпуса сверхвысокочастотными разъемами с помощью коаксиальных волноводов, отличающийся тем, что на боковых гранях корпуса закреплены элементы Пельтье, выполненные в форме квадратных пластин, с противоположной стороны которых установлены алюминиевые радиаторы, а на одной из граней корпуса закреплен температурный датчик, выходные выводы которого соединены с помощью проводников со входом платы термостата, включающей вычитающее устройство, интегратор и драйвер тока, выход которой соединен с помощью проводников с входными выводами элементов Пельтье.