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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Профилометрия кожи 11.02.2000 Сотрудники лаборатории трения и динамики систем из Лиона (Франция) создали лазерный прибор, позволяющий косметологам точно проследить эффект кремов, масок, лосьонов и других средств, устраняющих морщины. Тончайший луч лазера скользит по поверхности кожи, его отражение улавливают четыре фотодиода. В результате возникает объемная карта участка кожи с линиями рельефа через каждые 10 микрометров. Повторяя такие измерения, можно оценить эффективность косметического средства не на глазок, как делалось до сих пор, а в точных цифрах.

Другие интересные новости:

▪ Серверы Fujitsu Primergy на базе процессоров Intel Xeon E5 v4

▪ Птицы видят видеть магнитные поля

▪ Открыт новый вид магнетизма

▪ Роботы построят гигантский телескоп на Луне

▪ Эффективные керамические светодиоды XLamp XH от Cree

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Истории из жизни радиолюбителей. Подборка статей

▪ статья Вольфганг Амадей Моцарт. Знаменитые афоризмы

▪ статья В каком государстве на всей территории доступен бесплатный интернет через Wi-Fi? Подробный ответ

▪ статья Куфельки. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Шумоподавитель Долби. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Большой платок - из четырех маленьких. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025