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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Бактерии-золотодобытчики 24.01.2018 Ученые-геологи из Квинсленда, Австралия, обнаружили уникальный новый тип полезных бактерий, которые собирают самые мелкие крупинки золота и перерабатывают, превращая их в более крупные слитки, называемые самородками. Данное открытие позволит добывающим компаниям осваивать ранее неперспективные месторождения, но самой интересной областью применения новых бактерий станет переработка и извлечение золота из старой электроники. "В электронном мусоре содержится достаточно много золота и некоторых других благородных металлов" - рассказывает Франк Рейт (Frank Reith), профессор из университета Аделаиды, - "Обнаруженные нами бактерии предлагают эффективный, дешевый и не наносящий ущерба окружающей среде способ извлечения и возврата золота, некоторое количество которого которое находится в каждом мобильном телефоне или компьютере" В электронном мусоре, старых мобильных телефонах, компьютерах, телевизорах и т.п., выброшенном в 2016 году во всем мире, содержались ценные материалы на сумму в 84 миллиарда долларов, из которых 29 миллиардов приходилось на стоимость золота. "Сейчас мы экспериментируем с электронным мусором разного типа и разрабатываем полный технологический цикл извлечения из него золота, главными "действующими лицами" которого являются новые бактерии" - рассказывает доктор Олли Круш (Dr Ollie Crush), ученый, работающий на новозеландский Монетный Двор. Найденные бактерии работают, перерабатывая в своем чреве различные сплавы и отфильтровывая все металлы, кроме золота. В результате этого бактерия формирует наночастицу из золота высокой чистоты, которая прикрепляется к "зародышу" будущего самородка. Это достаточно медленный процесс, процедура полного извлечения золота из электронного мусора может длиться от 17 до 58 лет, что очень и очень долго для того, чтобы рассматривать возможность практического применения "бактериального" метода извлечения золота. Однако ученые, работающие с новыми бактериями, в ближайшем будущем собираются привлечь к этому делу ученых-генетиков. И, вполне вероятно, что генетикам удастся найти и провести соответствующие генетические изменения, которые позволят во много раз ускорить "золотодобывающую функцию" нового штамма этих крайне полезных бактерий.

Другие интересные новости:

▪ Рекорд скорости в сети 5G от Ericsson

▪ Доказана связь тревоги и тестостерона с рецепторами мозга

▪ Вдохновение рождается между сном и бодрствованием

▪ Процессоры Intel Core M для гибридных мобильных компьютеров

▪ Миниатюрный двигатель внутреннего сгорания

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Переговорные устройства. Подборка статей

▪ статья Ферми Энрико. Биография ученого

▪ статья Как Рубикон, небольшая река в Северной Италии, вошла в крылатое выражение? Подробный ответ

▪ статья Рекорды погоды. Холод. Советы туристу

▪ статья Блок питания для трансивера из компьютерного блока питания AT/ATX. Часть 2. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Линейные стабилизаторы напряжения с высоким КПД. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026