Разделы

Расчет полоснопропускающего фильтра

Как известно, в диапазоне СВЧ в качестве резонаторов используются цепи с распределенными параметрами, а именно, отрезки длинных линий. В диапазоне частот от 300 МГц до 4 ГГц применяются фильтры, состоящие из отрезков коаксиальных, полосковых и микрополосковых линий (МПЛ) передач [3].

Проектирование фильтра начинается с выбора конструктивного исполнения его элементов (резонаторов). Критериями выбора типа резонатора могут служить габариты, потери, широкополосность, простота изготовления и т.д.

Фильтры на коаксиальных (стержневых) резонаторах с воздушным заполнением имеют наибольшую добротность (малые потери), но узкополосны и имеют большие габариты и вес.

Фильтры на полосковых и микрополосковых отрезках линий имеют большие потери, но более технологичны и широкополосны, а также малогабаритны.

В длинноволновой части СВЧ диапазона целесообразнее применять четвертьволновые резонаторы как имеющие наименьшие габариты. В верхней части диапазона до 4 ГГц можно использовать полуволновые резонаторы [4].

Микрополосковые линии представляют собой металлические плоские проводники (полоски определенных размеров и формы), расположенные на слое диэлектрика (подложке). В качестве диэлектриков в микрополосковых линиях в основном используются полимеры и керамика с различной диэлектрической проницаемостью ε. Сечение микрополосковой линии выглядит в соответствии с рисунком 4.1.

Рисунок 4.1 - Сечение микрополосковой линии

Основными характеристиками микрополосковой линии являются: волновое сопротивление и эффективная диэлектрическая проницаемость, которые зависят от толщины подложки Н, ширины микрополосковой линии W, толщины металлизированного слоя T и относительной диэлектрической проницаемости ε [5].

При выборе апроксимирующего полинома для характеристики фильтра необходимо учитывать, что фильтры Чебышева имеют большую крутизну, чем фильтры Баттерворта, однако фильтры Баттерворта вносят меньше фазовых искажений [6].

В данном дипломном проекте в качестве полосно-пропускающего фильтра (средняя частота 2,2ГГц, неравномерность не хуже 1,5 dB в полосе частот ± 200 МГц) выбран фильтр на основе связанных U-образных полуволновых резонаторов с чебышевской характеристикой затухания. Данная структура компактна, технологична и широкополосна.

Для определения геометрических размеров фильтра воспользуемся программой AWR Design Environment 7.5.3650.

Для реализации фильтра используется подложка из текстолита толщиной h = 0,75 мм, диэлектрической проницаемостью ε r = 5,85 и значением тангенса угла потерь tgδ = 0,0046. Проводящим слоем является медь толщиной t = 10 мкм.

Для расчета длины отрезка МПЛ воспользуемся командой меню TXLine. В появившемся окне для расчета параметров линий выбирается вкладка Microstrip, где задаются данные для расчета МПЛ.

Рисунок 4.2 - Вид рабочего окна TXLine

широкополосной приемный схема устройство

В поле Material Parameters (параметры материала) вводятся следующие значения:

Dielectric Constant (диэлектрическая постоянная): 5.85;

Loss Tangent (тангенс угла потерь): 0.0046;

Conductor (материал проводника): Copper (медь).

В поле Electrical Characteristics (электрические характеристики) вводятся:

Impedance (сопротивление): 50 Ом;

Frequency (частота): 2200 МГц.

В поле Physical Characteristics (физические характеристики) вводятся значения:

Height (высота диэлектрика подложки): 0,75 мм;

Thickness (толщина проводящего слоя): 0.01 мм.

После завершения ввода параметров программа выдаст рассчитанные значения:

- Physical Length (длинна): 16,55 мм;

Width (ширина): 1.14 мм;

- Effective Diel. Const. (эффективная диэлектрическая константа): 4.24.

После расчета размеров МПЛ построим структуру микрополоскового фильтра на основе связанных U-образных полуволновых резонаторов с чебышевской характеристикой затухания.

Выберем пять звеньев фильтра, так как при меньшем количестве звеньев АЧХ фильтра имеет пологие фронты, а при увеличении числа звеньев крутизна АЧХ увеличивается, но слишком возрастают размеры фильтра.

Реализация данного фильтра в программе выглядит в соответствии с рисунком 4.3.

Рисунок 4.3 - Реализация фильтра в программе

Построим АЧХ фильтра. Полученная АЧХ выглядит в соответствии с рисунком 4.4.

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Создание простейшего устройства, реагирующего на изменение показаний фотодатчика
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. В последнее время на помощь человеку п ...

Разработка технологического процесса производства усилителя мощности
Первым усилителем был, вероятно, прибор "Аудионс" (Аudions), который построил в 1912 году Ли де Форрест (Lee De Forest) - изобретатель лампового триода. Его усилитель позволил ...

Разработка идентификатора для определения периода доплеровского сигнала
Сигнал - материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответс ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru