Расчет полосковых СВЧ фильтров. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Автор знакомит читателей с разработанной им компьютерной программой "BPF-PP" для расчета параметров узкополосных СВЧ фильтров.

Описываемая ниже программа "BPF-РР" позволяет рассчитывать узкополосные фильтры на связанных полуволновых резонаторах. Надеюсь, что она заинтересует радиолюбителей, разрабатывающих устройства СВЧ. Программа написана на языке программирования GWBASIC, может быть легко трансформирована в БЕЙСИК любой версии и рассчитана на пользователя, имеющего предварительные знания по технике микрополосковых линий (МПЛ) и электрических фильтров. Дополнительную информацию читатель найдет в технической литературе, список которой представлен в конце статьи.

С целью быстрого получения навыков пользования программой рассмотрим конкретный пример расчета. В тексте содержимое программы, выводимое на экран, указано в кавычках. Положим, что предварительные расчеты или конструктивные соображения показали необходимость в создании фильтра второго порядка с полосой пропускания от 694 до 734 МГц. Выполним его на базе двустороннего фольгированного стеклотекстолита.

После запуска программы на экране монитора появится надпись:

"Тип фильтра обозначен: Баттерворта (2-9 порядка) - В; Чебышева (3-9 порядка) - Т.

Порядок фильтра (2-9)?".

На этот вопрос в нашем примере введем с клавиатуры цифру 2. Далее:

"тип фильтра - В

сопротивление нагрузки, Ом ? 50

Границы полосы пропускания, ГГц:

Верхняя? .734

Нижняя? .694

Центральная частота полосы пропускания F0 = 0.7137186 ГГц"

На запрос

"Толщина фольги t, мм?

Толщина подложки Н, мм?"

следует ввести размеры в миллиметрах применяемого материала. Допустим, толщина фольги t = 0,05 мм, а стеклотекстолитовой подложки Н = 1,5 мм.

И на запрос "Диэлектрическая проницаемость Е?" введем для нашего примера Е = 4,8.

Вслед за этим на экране появятся результаты расчета:

" ********* ИДЕТ РАСЧЕТ **********

ширина связанных полосок W(0) =2.67 мм

зазор S(0,1 ) = 0.14 мм

четверть волны - 52.15 мм

ширина связанных полосок W(1 ) = 3.17 мм

зазор S(1,2) = 3.13 мм

четверть волны - 51.65 мм

ширина связанных полосок W(2) = 2.67 мм

зазор S(2,3) = 0.14 мм

четверть волны - 52.15 мм"

По результатам расчета принимаем следующее решение: на одной стороне пластины фольгированного стеклотекстолита располагаем две полоски фольги шириной W(0) и длиной 5,215 см с зазором S(0,1) между ними. Вторую пару связанных полосок располагаем на этой же стороне пластины справа, впритык к первой, причем верхняя полоска второй пары должна быть продолжением нижней полоски первой пары (см. рисунок), но со своей шириной W(1). Вторую полоску второй пары длиной 5,165 см размещаем с зазором S(1,2) под первой.

Первая полоска длиной 5,215 см третьей пары с шириной W(2) продолжает вторую второй пары. Вторая полоска третьей пары длиной 5,215 см и шириной W(2) будет находиться под первой с зазором S(2,3). Фольгу на второй стороне пластины оставляют сплошной и неповрежденной.

Таким образом, получим структуру из четырех полосковых линий, расположенных одна под другой с зазорами S(0,1), S(1,2), S(2,3) и сдвинутых подлине на четверть волны. Две внутренние по расположению полоски служат полуволновыми резонаторами, а две внешние - четвертьволновыми элементами связи с генератором и нагрузкой. К крайним торцам внешних полосок подключают согласованные нагрузку и генератор или линии, имеющие волновое сопротивление такое же, как и у фильтра.

Несколько слов о программе. Командные строки с 80-й по 240-ю представляют собой таблицу с параметрами фильтров - прототипов Баттерворта от второго до девятого порядков и Чебышева от третьего до девятого порядков с неравномерностью в полосе пропускания 0,28 дБ, что для любительской практики в большинстве случаев достаточно.

(нажмите для увеличения)

При необходимости вместо таблицы прототипов может быть введена подпрограмма, определяющая коэффициенты фильтров прототипов более высоких порядков и с другими значениями неравномерности.

Следует отметить, что для лучшей сходимости практических результатов с расчетными необходимо предварительно измерить диэлектрическую проницаемость стеклотекстолита применяемой пластины. Для этого нужно изготовить на другой пластине из того же материала полосковую линию произвольной длины, которая будет служить полуволновым резонатором. Вблизи одного из его концов параллельно располагают с зазором (близким к реальному) такую же линию, но длиной в 5...10 раз меньшей. Эта линия будет выполнять функцию возбудителя резонатора. Для этого к одному ее концу подключают генератор, а другой нагружают резистором сопротивлением 50 Ом, подобранным заранее.

На частоте резонанса точно посредине резонатора образуется узел напряжения, который фиксируют детекторной головкой. Эффективную диэлектрическую проницаемость определяют из выражения , где Fрез - частота резонанса в МГц; L - длина резонатора в метрах. Значение диэлектрической проницаемости е материала (в программу вводят буквой Е) получим из формулы

где h - толщина стеклотекстолита, мм; W - ширина полоски резонатора, мм.

Чтобы измерения диэлектрической проницаемости были более достоверны, следует выбирать длину резонатора довольно большой - 150...200 мм. В этом случае наличие торцевой емкости внесет лишь незначительную погрешность. Проводя подобные измерения, я обычно выбираю ширину зазора между возбуждающей линией и резонатором, а также ширину линии и резонатора равными удвоенной толщине подложки. Измерения провожу на частоте не более 1 ГГц.

Литература

1. Микроэлектронные устройства СВЧ (под ред. Васильева Г. И.). - М.: Высшая школа, 1986.
2. Маттей Г. Л., Янг Л., Джонс Е. М. Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Тома 1 и 2. - М.: Связь, 1972.
3. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. - М.: Радио и связь, 1990.
4. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств (под ред. Вольмана В. И.). - М.: Радио и связь, 1982.

Автор: О.Солдатов, г.Ташкент, Узбекистан

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Крем от загара для приема внутрь 01.08.2006 Принимать внутрь крем от загара можно и нужно, если это шоколадный крем. Специалисты из Университета имени Гейне в Дюссельдорфе (Германия) провели эксперимент. Группа женщин, добровольно согласившихся на опыт, три месяца пила за завтраком обычное какао. Другая группа получала такое же на вид и на вкус какао, но без флавоноидов - растительных пигментов, содержащихся в шоколаде и какао. Через три месяца оказалось, что доза ультрафиолетового света, вызывающая покраснение кожи у тех, кто пил какао без флавоноидов, никак не действовала на кожу потреблявших какао с флавоноидами. Так же защищают от ультрафиолета шоколад, особенно горький, черный, и другие продукты с большим содержанием шоколада.

Другие интересные новости:

▪ Стресс портит кости

▪ Начал работу телескоп Эвклид

▪ Резиновый компьютер

▪ Технология платформа в корпусе для стандарта ZigBee

▪ Школа и жизнь

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей. Подборка статей

▪ статья В борьбе обретешь ты право свое. Крылатое выражение

▪ статья Почему астероид Икар назван по имени сына Дедала? Подробный ответ

▪ статья Машинист компрессора ЗИФ-55. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Пробник для проверки годности операционных усилителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Путешествие лотерейного билета. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025