Керамический проходной помехоподавляющий фильтр

Настоящая полезная модель относится к помехоподавляющим фильтрам, предназначенным для предотвращения распространения электромагнитных помех из внешней среды в электрическую аппаратуру и может быть использована в радиоэлектронной промышленности.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является значительное уменьшение габаритных размеров проходного фильтра, что является улучшением его потребительских свойств, т.к. уменьшение габаритных размеров ведет к увеличению верхней границы полосы помехоподавления.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом проходном фильтре максимально использован внутренний объем корпуса за счет того, что концевой резьбовой участок корпуса, с помощью которого фильтр устанавливается непосредственно в резьбовое отверстие в аппаратуре, не имеет сужения, а два керамических шайбовых конденсатора и ферритовый сердечник между ними, надетые на пропущенный сквозь полость корпуса проходной вывод фильтра, размещены внутри цилиндрического корпуса по всей его длине, включая и его резьбовую часть.

Кроме того, для удобства установки заявляемого фильтра в аппаратуре, на корпусе имеется выступающая часть, выполненная в виде шестигранника под ключ.

Заявляемая полезная модель относится к помехоподавляющим фильтрам, предназначенным для предотвращения распространения электромагнитных помех в электрической аппаратуре и может быть использована в радиоэлектронной промышленности.

В настоящее время борьба с электромагнитными потерями является одной из самых серьезнейших проблем при создании радиоэлектронной аппаратуры вследствии возрастания функциональных возможностей, миниатюризации, увеличения плотности компановки и сложности аппаратуры, роста взаимного влияния ее элементов.

Среди большого количества помехоподавляющих фильтров, керамические проходные конденсаторы и фильтры занимают особое место, т.к. в отличии от сетевых и других крупногабаритных фильтров, которые могут работать самостоятельно как отдельные устройства, они в основном применяются в качестве комплектующих изделий в различных электронных устройствах и системах, в которых присутствуют электромагнитные помехи, влияющие на приборы с высокой чувствительностью: системы телекоммуникаций, медицина, военная и космическая техника, измерительная техника.

Наиболее опасными являются кондуктивные помехи, распространяющиеся в проводящих цепях питания, управления коммутации, а также в цепях полезных сигналов.

Для фильтрации таких помех служат помехоподавляющие фильтры нижних частот, к которым и относится заявляемый в качестве полезной модели, керамический проходной фильтр Б26-3 в металлическом корпусе, разработанный в ОАО «НИИ «Гириконд».

Конструктивно, фильтры нижних частот представляют собой сочетание емкостных и индуктивных элементов, соединенных по С, LC, Pi или Т-схеме.

Конденсаторы, включенные параллельно входному сигналу, обеспечивают низкое сопротивление для высокочастотных помех, закорачивая их на «землю», а индуктивность, включенная последовательно увеличивает сопротивление и отражает или поглощает их.

Тщательный выбор значений емкости и индуктивности позволяет эффективно фильтровать помехи и шумы в диапазоне от низких (кГц) до высоких (ГТц) частот.

Примером проходных фильтров нижних частот могут служить технические решения, описанные в следующих патентах:

- в патенте США 6822845 (заявл. 23.10.2003, опубл. 23.11.2004, кл. Н01G 4/35, ф.Spectrum Control Inc., США) заявлен низкопрофильный фильтр, содержащий проходной вывод, на который надеты два шайбовых керамических конденсатора и катушка индуктивности, расположенная между ними (фильтр Pi-типа);

- в заявке ЕПВ 452643 (заявл. 27.03.90, опубл. 27.02.91, кл. Н03 1/00, ф.«Siemens», Германия) заявлен проходной фильтр, сконструированный в виде болта с винтовой нарезкой, который содержит комбинацию двух индуктивных элементов и одного емкостного элемента (фильтр Т-типа). В качестве емкостного конденсатора использован пленочный конденсатор.

Заявляемый в качестве полезной модели керамический проходной фильтр Б26-3 является фильтром Pi-типа и состоит из одной индуктивности и двух емкостных элементов. В качестве емкостных элементов используются шайбовые керамические конденсаторы.

Наиболее близким к заявлемой полезной модели техническим решением, взятым нами в качестве прототипа, является керамический проходной фильтр ф.Spectrum Control (www: Spectrum Control com.), США, представленный на фиг.1.

Фильтр-прототип имеет металлический корпус, выполненный в виде полого цилиндра с переменным сечением наружного и внутреннего диаметров. На одном конце цилиндрического корпуса выполнена наружная резьба для монтажа фильтра в аппаратуре непосредственно в резьбовое отверстие. Этот участок корпуса имеет уменьшенные наружный и внутренний диаметры по сравнению с остальным корпусом фильтра. Внутри полого цилиндрического корпуса резмещены (соосно) два шайбовых керамических конденсатора и индуктивный элемент, находящийся между ними, которые надеты на проходной вывод фильтра, пропущенный сквозь полый корпус фильтра. При этом, конденсаторы и индуктивный элемент расположены только в широкой нерезьбовой части корпуса фильтра.

Шайбовые керамические конденсаторы имеют по две группы проводящих пластин: первая группа проводящих пластин соединена с проходным выводом, а вторая группа проводящих пластин соединена с корпусом.

Главным недостатком конструкции прототипа является нерациональное использование внутреннего объема корпуса фильтра, т.к. емкостные и индуктивный элементы размещены только в широкой нерезьбовой части корпуса, а концевой суженный участок корпуса, на котором выполнена резьба, остается пустым.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является значительное уменьшение габаритных размеров проходного фильтра, что является улучшением его потребительских свойств, т.к. уменьшение габаритных размеров ведет к увеличению верхней границы полосы помехоподавления.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом проходном фильтре максимально использован внутренний объем корпуса за счет того, что резьбовой участок корпуса не имеет сужения, а керамические конденсаторы и ферритовый сердечник размещены внутри цилиндрического корпуса по всей его длине, включая и его резьбовую часть. Кроме того, для удобства установки заявляемого фильтра в аппаратуре непосредственно в резьбовое отверстие, на корпусе выполнен шестигранник под ключ. Усилие, которое требуется для завинчивания фильтра, нормируется.

Заявляемая совокупность указанных признаков является новой, а заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Рассмотрим подробнее конструкцию заявляемого проходного фильтра, который представлен на фиг.2.

Патентуемая конструкция проходного фильтра, так же как и у прототипа, представляет собой полый металлический цилиндр (1) (посеребренный латунный), имеющий переменное сечение внутреннего и наружного диаметров.

На одном конце корпуса выполнена наружная метрическая резьба для фиксации фильтра в аппаратуре. Сквозь полый корпус пропущен проходной вывод фильтра (2), на который соосно надеты два шайбовых керамических конденсатора (3), имеющих одинаковую емкость и ферритовый сердечник (4), находящийся между ними. С помощью колец припоя (5) наружные контактные поверхности фильтра соединены пайкой с корпусом, а внутренняя контактная поверхность фильтра соединена пайкой с проходным выводом по обе стороны от ферритового сердечника, образуя при этом контактные площадки (6) и (7).

Элементы соединены таким образом, что образуют электрическую схему Pi-типа (фиг.3).

Емкости шайбовых керамических конденсаторов должны быть равны, а общая емкость фильтра выражается формулой:

С=C ₁+С₂

Шайбовые керамические конденсаторы (3) имеют так же как у прототипа по две группы проводящих пластин: первая группа проводящих пластин электропроводно соединена с проходным выводом, а вторая группа проводящих пластин электропроводно соединена с корпусом.

В отличие от прототипа, заявляемая конструкция фильтра не имеет сужения в резьбовой части корпуса, и за счет этого, керамические конденсаторы и ферритовый сердечник размещены внутри всего корпуса, включая и его резьбовую часть.

Кроме того, заявляемый фильтр имеет на корпусе выступающую часть, выполненную в виде шестигранника (8), которая позволяет завинчивать фильтр в отверстие аппаратуры с помощью ключа с определенным усилием.

В производстве заявляемых фильтров используется технология изготовления многослойных керамических конденсаторов, разработанная в ОАО «НИИ «Гириконд», благодаря которой, в противоположность однослойной, не требуется очень точное соблюдение толщины керамического слоя, чтобы получить необходимые равные значения емкости двух шайбовых керамических конденсаторов, применяемых в данных фильтрах.

Многослойная технология и стабильность применяемой керамики позволяет получать номинальные емкости фильтров от 47 пФ до 10 мкФ и широкий диапазон значений частоты среза и помехоподавления.

Размеры заявляемого фильтра приведены на фиг.4.

Заявляемый в качестве полезной модели проходной фильтр работает следующим образом:

- при наличии в токе, проходящем через проходной вывод фильтра высокочастотных помех, они отфильтровываются через индуктивность и емкости C₁+С₂ на корпус фильтра, а далее на «землю».

В качестве промышленной применимости приведем пример сборки заявляемого проходного керамического фильтра Б26-3.

Корпус фильтра устанавливается в специальное приспособление резьбой вверх и осуществляется сборка элементов в следующей последовательности:

- проходной вывод;

- пакет первого керамического конденсатора;

- кольцо припоя для припайки пакета первого керамического конденсатора к корпусу;

- ферритовый сердечник;

- трубка фторопластовая;

- пакет второго керамического конденсатора;

- кольцо припоя для припайки пакета второго керамического конденсатора к корпусу.

Приспособление с собранным фильтром устанавливается на электроплитку и прогревается при определенной температуре в течение 5 мин., затем осуществляется выдержка при повышенной температуре до расплавления колец припоя. После остывания при комнатной температуре осуществляется герметизация фильтра компаундами ЭЗК-44 и ЭК-23.

Накопленный в ОАО «НИИ «Гириконд» опыт производства керамических конденсаторов и фильтров позволил создать отечественный, миниатюрный герметизированный фильтр в металлическом корпусе, который найдет широкое применение в различных областях техники, в т.ч. и в СВЧ-технике.

Керамический проходной помехоподавляющий фильтр

Прилагаемые чертежи

Фиг.1 - конструкция фильтра-прототипа (ф.Spectrum Control, США)

Фиг.2 - патентуемая конструкция (вид в разрезе) керамического проходного помехоподавляющего фильтра

Фиг.3 - электрическая схема патентуемого керамического проходного помехоподавляющего фильтра

Фиг.4 - патентуемая конструкция керамического проходного помехоподавляющего фильтра (общий вид).

Керамический проходной помехоподавляющий фильтр, содержащий корпус, выполненный в виде полого металлического цилиндра с переменным сечением наружного и внутреннего диаметров вдоль его оси, на одном конце которого выполнена наружная метрическая резьба, два керамических шайбовых конденсатора и ферритовый сердечник между ними, соосно расположенные внутри корпуса и надетые на проходной вывод фильтра, пропущенный сквозь полость корпуса, при этом шайбовые керамические конденсаторы имеют по две группы проводящих пластин, первая группа проводящих пластин электропроводно соединена с проходным выводом фильтра, а вторая группа проводящих пластин электропроводно соединена с корпусом, отличающийся тем, что шайбовые керамические конденсаторы и ферритовый сердечник размещены внутри всего цилиндрического корпуса фильтра, включая и резьбовой участок корпуса, а сам корпус дополнительно имеет выступающую часть, выполненную в виде шестигранника под ключ.