Расчет АЧХ узкополосных фильтров СВЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

В журнале "Радио" в 2003 г. была опубликована статья [1] о том, как с помощью компьютерной программы BPF-PP рассчитать полосковый СВЧ фильтр. Радиолюбители, которые ввели ее в свой альбом расчетных программ, могут дополнить ее предлагаемым блоком, который совместно с программой BPF РР позволит не только определить физические размеры элементов конструкции узкополосного фильтра, но и проанализировать его частотные зависимости коэффициентов передачи и отражения.

Для лучшей читаемости результатов расчета они выводятся на экран монитора в виде графиков, по которым легко оценить, какие изменения необходимо внести в исходную информацию. Результаты, полученные с помощью этой программы, позволяют еще до изготовления фильтра лучшим образом выбрать материал для микрополосковой конструкции, а также правильно "вписать" его в устройство, для которого он предназначен.

Первое, что необходимо сделать для того, чтобы программа заработала, - это ввести в начальный блок BPF-PP строку за номером 495, которая дополнит сведения о материале заготовки. Она выглядит следующим образом:

495 INPUT "Тангенс угла потерь диэлектрика подложки tg*е ="; TGD:TGD=TGD/10000.

В дополнительном блоке по расчету характеристик фильтра заложена информация о медной фольге, что для подавляющего числа случаев достаточно, но при необходимости можно внести изменения. Как правило, в справочной литературе приведено значение тангенса угла потерь, для удобства завышенное в 10000 раз, что и учитывает строка 495.

Далее "сшейте" программу BPF-PP и дополнительный программный блок со строки 830 в единое целое. Желательно изменить имя "сшитой" программы, например, на BPF-PPGR, в котором буквы GR напомнят, что она представит и графический материал.

Теперь в качестве примера выполним расчеты фильтра для двух различных фольгированных материалов.

Введем параметры фильтра (десятичные запятые, как это принято, заменены точками):

Порядок фильтра <2-9>? 4
Тип фильтра-? Т
Сопротивление нагрузки RN, Ом? 50
Границы полосы пропускания, ГГц:
Верхняя ? 2.8
Нижняя ? 2.4

Далее программа высвечивает на экране центральную частоту полосы пропускания: F0 = 2.592296 ГГц.

Первый вариант выполнен на основе фольгированного стеклотекстолита с наполнителем из эпоксидной смолы:

Толщина фольги, t, мм ? 0.05
Толщина подложки h, мм ?
Диэлектрическая проницаемость Е? 4.8
Тангенс угла потерь диэлектрика подложки tg*e4=? 250

Программа выполняет расчет на пятидесяти значениях частоты, лежащих внутри полосы пропускания, и на двадцати пяти значениях на каждом скате частотных характеристик, которые предлагает для просмотра сообщением на экране:

Просмотр графиков: Кн - ввести '1'; Км(лог)-'2'; Гвх-'З'.

График Кн отображает частотную характеристику коэффициента передачи по напряжению. Вид его совпадает с тем, что мы привыкли видеть на экране характериографа при использовании детекторной головки с линейной характеристикой. График Км - это логарифмическая зависимость коэффициента передачи мощности от частоты. И последний график - Гвх - отображает коэффициент отражения мощности от входа фильтра. Подобное изображение (как огибающую) можно наблюдать, если подключить фильтр к генератору качающейся частоты (ГКЧ) через рефлектометр.

Если блоки программы "сшиты" правильно, то на экране появятся графики, показанные на рис. 1-3. Они отображают результаты расчета по первому варианту - для стеклотекстолита.

(нажмите для увеличения)

Для второго варианта фильтра - на материале ФЛАН - введем:

Толщина фольги t, мм ? 0.05

Толщина подложки h мм ? 2

Диэлектрическая проницаемость Е? 3.8

Тангенс угла потерь диэлектрика подложки tg*e4=? 12

В результате расчета получим еще три графика - рис. 4-6.

Сравнение соответствующих графиков обоих вариантов ясно показывает что применение фольгированного стеклотекстолита на основе эпоксидной смолы приводит к плохим результатам на этом частотном участке. На более высокой частоте и меньшей ширине полосы пропускания параметры будут еще хуже. Большое затухание сигнала обусловлено низкой добротностью резонаторов фильтра - менее 40 (Q<1/tg6), из-за чего построение фильтра с удовлетворительными характеристиками на этом материале потребует большого труда.

Предлагаемая программа дает минимум того, что необходимо для создания фильтра СВЧ. Тем, кто пожелает ее совершенствовать, можно предложить создать блок, предусматривающий внесение изменений в параметры инверторов JY(k,k+1), например, внесением изменений в значения коэффициентов А(к), А(к+1) и т. д. с целью определения более приемлемых.

Не следует расширять частотную полосу анализа характеристик фильтра, так как эквивалентная модель правдива только в полосе пропускания и небольших прилегающих областях. Также не следует использовать эту программу для частоты более 5...6 ГГц, поскольку ширина микрополосковых резонаторов становится соизмеримой с длиной и увеличиваются погрешности из-за краевого эффекта, которые здесь учтены простейшим образом.

"Сшитая" программа BPF-PPGR

Литература

1. Солдатов О. Расчет полосковых СВЧ фильтров. - Радио, 2003, № 6, с. 29, 30.
2. Микроэлектронные устройства СВЧ (под ред. Васильева Г. И.). - М.: Высшая школа, 1986.
3. Маттей Г. Л., Янг Л., Джонс Е. М. Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи, т. 1 и 2. - М.: Связь, 1972.
4. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. - М.: Радио и связь, 1990.
5. Ханзел Г. Справочник по расчету фильтров. - М: Советское радио, 1974.
6. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств (под ред. Вольмана В. П.). - 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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Женский гормон защищает от гриппозных осложнений 25.09.2016 Ученые из Университета Джонса Хопкинса в США в экспериментах на мышах доказали, что женский гормон прогестерон кроме своих основных функций также защищает организм от тяжелых последствий гриппа и других респираторных инфекций, способствуя быстрому заживлению тканей легких. Исследователи помещали в организм самок мыши имплантат, выделяющих прогестерон. Они и мыши из контрольной группы далее заражались вирусом гриппа. Грызуны из экспериментальной группы хоть и заболевали, демонстрировали более редкие случаи воспаления легких и более быстрое восстановление поврежденных клеток легких. Такое действие прогестерона, как выяснили ученые, связано с увеличением производства белка амфирегулина в клетках тканей, выстилающих легкие. Прогестерон - это основной компонент гормональных противозачаточных средств, благодаря их приему женщина получает постоянную дозу этого гормона, тогда как в обычных условиях его производство в организме падает при заболевании гриппом. Тем не менее, исследователи пока остерегаются распространять выводы исследования на человека и не могут гарантировать, что гормональные контрацептивы защищают при гриппе. На эти вопросы предстоит ответить в ходе дальнейших исследований.

Другие интересные новости:

▪ Камера со скоростью 70 триллионов кадров в секунду

▪ Лес вырубили - показался кратер

▪ Накопители данных большой емкости

▪ Механическая рука умеет чувствовать

▪ Влияние мобильных телефонов на обучение

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цифровая техника. Подборка статей

▪ статья Я пришел к тебе с приветом - рассказать, что солнце встало. Крылатое выражение

▪ статья Какая железнодорожная линия является самой длинной в мире? Подробный ответ

▪ статья Отчетность по охране труда

▪ статья Эластичный сургуч. Простые рецепты и советы

▪ статья Электроплитка для хозяина. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026