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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Эпоха активного солнца 13.07.2005 В последние 60 лет наше светило ведет себя активнее, чем когда-либо за 8000 лет. К такому выводу пришли немецкие геофизики. Хотя астрономы непосредственно наблюдают и регистрируют выражение бурных процессов, происходящих на Солнце, - солнечные пятна всего лет четыреста, с тех пор как появился телескоп, существует и другой способ измерить активность Солнца, позволяющий заглянуть в прошлое гораздо глубже. Космические лучи, ударяя в молекулы двуокиси углерода, порождают в верхних слоях атмосферы изотоп углерода С-14. Чем сильнее это излучение, тем больше С-14. Интенсивность космических лучей зависит от активности Солнца: когда она высока, магнитное поле светила частично экранирует Землю от космических частиц. А поскольку растения питаются двуокисью углерода, усваивая ее из атмосферы вместе с изотопом, то можно измерить содержание С-14 в древесных кольцах ископаемой древесины и оценить, какова была солнечная активность в то время, когда росло это дерево. Пока ученым удалось заглянуть в прошлое на 11 400 лет. Оказалось, что сейчас мы живем в период такой высокой солнечной активности, какая наблюдалась лишь более 8000 лет назад. Соответственно и Солнце светит сейчас немного ярче, чем в последние тысячи лет. На вопрос, не связано ли с этим глобальное потепление, исследователи отвечают, что в последние 20-25 лет солнечная активность почти неизменна, а температуры на Земле заметно нарастают. Так что виновато, скорее всего, не Солнце.

Другие интересные новости:

▪ Пол цыпленка виден еще в яйце

▪ Смех помогает победить стресс

▪ О пользе чтения

▪ Противопожарное покрывало для автомобиля

▪ Домашняя ТЭЦ

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПТЭ. Подборка статей

▪ статья Спешите делать добро. Крылатое выражение

▪ статья В какой стране появилось слово селфи? Подробный ответ

▪ статья Воронец колосовидный черный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Установка, подключение, фазировка бытовой розетки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья 300 Вт усилитель для сабвуфера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026