Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Фильтры СВЧ 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82


Рис. 12.09.4. Этапы преобразования фильтра-прототипа нижних частот в полоснозапирающий фильтр на передающих лилиях-а - прототип; б - преобразованный прототип; в - результат применения тождеств Куроды к Кз и Zi2 в с\еме б; г - результат п'р|гмененгя тождеств Куроды к

Zz и Zja и к Zg II z23 в схеме о.

Преобразование: (о'

Применяя преобразоваиие (12.09.1 ным проводимостям и к последовательн лениям этого фильтра, получаем.

же время очень прост для исполЕкЭОвания в практических расчетах фильтров. Основная идея данного метода была впервые предложена Озаки и Ишии [3], а приведенные выше расчетные формулы были получены Шиффма-ном (В. М. Schiffman) [5].

Рассматриваемая расчетная методика основывается иа тождествах Куроды (Kuroda) (2,3]. Они приведены на рис. 12.09.3 для цепей на открытых передающих линиях. Заметим, что согласно ЭТИМ тождествам цепь, состоящая яз разомкнутого параллельного шлейфа и соединительной линии, одинаковой со шлейфом длины, в точности эквивалентна цепи, состоящей из короткозамкнутого последовательного шлейфа и соединительной линии, но расположенной с другой стороны от шлейфа.

С помощью рис. 12.09.4 можно проследить, каким образом используются тождества Куроды при переходе от прототипа нижних частот к полос-нозапирающему фильтру типа, приведеиного на рис. 12.09.1а.

На рис. 12.09.4а показан прототип нижних частот с числом реактивных элементов л=3. к параллельным реактив-ым реактивным сопротив-

. c;.=c>;atg():

(12.09.45). (12.09.46)

Заметим, что правая часть выражения (12.09.45) соответствует реактивной проводимости разомкнутого шлейфа с волновой проводимостью

K,- = C;.w;a, (12.09.47)-

причем длина шлейфа равна W* иа частоте ыо- Точно так же правая часть выражения (12.09.46) соответствует реактивному со-прот.ивлению короткозамкнутого шлейфа с волновым сопротивлением

Zi=L;a,[a. (12.09.48).

причем длина шлейфа ра.вна Яо/4 на частоте шо-

Таким образом, параллельные емкости прототипа нижних частот становятся в преобразованном фильтре разомкнутыми параллельными шлейфами, а последовательная индуктивность прототипа - короткозамкиутым последовательным шлейфом.

Следует подчеркнуть, что хотя в преобразованном фильтре иа рис. 12.09.46 нагрузками слева и справа для реактивной части фильтра по-прежиему служат сопротивления Ял и Rb, однако справа добавлены две секции линий с сопротивлениями Z,2 = Z2s = =Rb. Так как их волновые сопротивления совпадают с сопротивлением нагрузки, то они ие влияют иа характеристики затухания цепи, а дают лишь некоторый дополнительный фазовый сдвиг. Поэтому преобразованный фильтр иа рис. 12.09.46 обладает характеристикой, представляющей собой требуемое точное отображение характеристики прототипа нижних частот. Единственное затруднение вызывает лишь то обстоятельство, что указанный фильтр содержит последовательный шлейф, который трудно осуществить в экранированном свч устройстве с волной ТЕМ. От этого шлейфа можно избавиться, если воспользоваться тождествами Куроды (см. ис. 12.09.3). Применение их к шлейфу с волновой проводимостью з и к линии с волновым сопротивлением Z,2 на рис. 12.09.46 приводит к цепи на рис. 12.09.4e. Применяя затем тождества Куроды одновременно к шлейфу с сопротивлением Z2 и к линии с сопротивлением ZJj, а также к шлейфу с сопротивлением Z и к линии с сопротивлением Z23 (см. рис. 12.09.4e), получаем цепь, представленную иа рис. 12.09.4г. Отметим, что последняя имеет точно такое же входное сопротивление и те же характеристики передачи, что и цепь, приведенная на рис. 12.09.46, но не содержит последовательных шлейфов.

Формулы (12.09.4)-(12.09.42) были получены путем использования описанных выше повторяющихся операций. Для удобства1 - 213 -



в них применяются несколько иные обозначения, чем на,рис. 12.09.4, хотя вывод их основан иа тех же самых принципах.

Эти формулы предусматривают также изменение уровня сопротивлений фильтра по сравнению с уровнем сопротивлений прототипа нижних частот.

12.10. Примеры, иллюстрирующие методику расчета фильтров на основе формул, приведенных в § 12.09

В этом параграфе будут рассмотрены примеры расчета двух полоснозапирающих фильтров с широкой и узкой полосой запирання по методам, изложенным в § 12.09. В случае узкой полосы запирания параллельные шлейфы с чрезмерно большими сопротивлениями заменяются шлейфами с емкостной связью, имеющими умеренные значения волновых сопротивлений, как это указывалось в предыдущем параграфе.

Расчет фильтра с широкой полосой запирания. Пусть требуется рассчитать фильтр, у которого величина пульсаций чебышевской характеристики в полосе пропускания равно 0,1 дб, а границы полосы имеют значения fi = l,12 Ггц, 2=2,08 Ггц. Следовательно, средняя частота полосы запирания равна fo=i(/i+2)/2= 1,60 Ггц. Предположим далее, что на частотах f =1,600±0,115/ aij требуется затухание по меньшей мере 30 дб. Находим, что mi/ci)o=/i/fo= = 1,12/1,60=0,70; для нижней точки с затухаинем 30 дб имеем Wmo=Wo=(1.6-0,115)/1,50= 0,9283. Из ф-лы (12.09.2) вычисляем а=0,5095, нз ф-лы (12.09.1) получаем, что прототип нижних частот должен иметь затухание не меньше 30 дб при т7т|=45. Из рис. 4.03.46 находим, что прототип с числом реактивных элементов п = 3 прн (i)Ai>I=4,5 будет иметь затухание 34,5 дб, а прототип с п = 2 - только 15,5 дб. Таким образом, нужно взять прототип с числом реактивных элементов п=3.

Параметры прототипа нижних частот:

й = 1,0315; = 1-1474;

8о = g3 = 1,0315;

gi=i,fr, ш; = 1

берем из табл. 4.05.2а, а с помощью ф-л на стр. 206, 207 при 2л =50 ом вычисляем сопротивления линий:

Zi=Z3= 145,1 ол; 2и=2и = 7б,3 0а(; 2 = 85,5 ом; Zb = 50 ом.

Фильтр выполнен иа полосковых линиях. Его размеры показаны на рнс. 12.10.1. Шлейф с волновым сопротивлением 72=85,5ол реализован в виде двух параллельно включенных шлейфов с сопротивлением по 176 ом. Это сделано для того, чтобы применить более узкие шлейфы и обеспечить тем самым меньшие неоднород-- 214 -

ности сочленения). Шлейфы выполняются из проволоки круглого-сечения, поддерживаемой пенопластом.

Диаметр проволоки d вычислен по приближенной формуле:

й = -

(12.I0.1).

где Ь - расстояние между заземленными пластинами; е, -относительная диэлектрическая проницаемость; Z - требуемое сопротивление линии. На рис. 12,10.2 приведены экспериментальные и расчетные характеристики фнльтра, показанного на рис. 12.10.1. Как видно.


Рис. 12.10.1. П&ппскоБЫЙ полосиоэапирнюший фильтр с широкой

полосой запирания. Все размеры в мм. Расстояние между наружным пласгикамн фнльтра 11.3 мм

*) После подготоики данного материала к печати были получены некоторые экспериментальные результаты для другого типа фильтра, которые показывают, что в ряде случаев замена Одного шлейфа двумя параллельно включенны. ми шлейфами может оказаться нецелесообразной. Некоторые из данных экспе. риментов наводят на мысль, что между этими шлейфами возможно взаимодействие, поэтому независимо от настройки нх резонанс будет всегда на двух различных частотах, а ие на одной, как следовало ожидать. Кроме того, затухание между обеими резонансными частотами может оказаться очень низким. Такое возможное поведение сдвоенных шлейфов нуждается в дальн упомянуто здесь, чтобы предостеречь читателя от ошибки.

изучении и



расчетная характеристика полностью соответствует заданным параметрам, что и должно иметь место. Экспериментальная характеристика также хорошо совпадает с заданной, за исключением


Тщетттая

Полоса Пс

лосАр 1 Пот

са , 1 ,

пропуск и Запир \а upon -iwD-o-ooJ-1-Jbo-00*0-0.

Рис. 12.10.2. Вычисленная (сплошная линия) и измеренная (кружки) характеристики полоснозапираюш;егс фильтра с широкой полосой запирания.

ты равными 161,1 ом, однако, по-видимому, с целью получения максимальных ненагруженных добротностей резонаторов было бы лучше взять еще меньшие величины сопротивлений. Фильтр, в котором используются резонаторы с емкостной связью, показан на рис. 12.10.36.

На рис. 12.10.4а приведены расчетные характеристики для указанных двух фильтров. Отметим, что первый фильтр, полученный

г„-й? Zjj-Sf z,-se.

Рис 12.10.3. Узксполосные полосноэапирающне фильтры. Длн всех шлейфов Z. =151.5 ом; 0 С,-ш,Сд =0.00239 мо; И.С.=0.0025Н мо; l<ft)i-C4>.)i-n,l°: Ш,-68,7°

того, что фильтр настроен на несколько большую частоту. Это нетрудно скорректировать, добавив настроечные винты.

Расчет фильтра с узкой полосой запирания. На рис. 12Л0.3О показан Другой полоснозапирающий фильтр с тремя шлейфами, рассчитанный с помощью ф-л (,Ш.09.4)-1(12.09.26) на основе прототипа нижних частот, использованного в первом примере. Однако в этом случае границы полосы пропусканяя ояределены так, чтобы относительная ширина полосы запирания была равна ш = 0,05 (если измерять ее по уровню равных пульсаций иа границах полосы пропускания). Как можно видеть из рисунка, сопротивления линий Zi2=Z23 почти равны сопротивлениям нагрузок, но сопротивления шлейфов превышают 1000 ом. Чтобы избежать -таких труднореализуемых знамений, разомкнутые шлейфные резонаторы заменены короткозамкиутыми с емкостной связью, как было описано в § 12.09. Сопротивления шлейфов произвольно взя-- 216 -

путем применения точного метода расчета (см. рис. 12.10.3а), обеспечивает заданную величину пульсаций в полосе пропускания равную 0,1 дб. Второй фильтр -на шлейфах с емкостной связью, полученный с помощью приближенного расчета, хотя и дает результаты, несколько отличающиеся от заданных, но в целом обеспечивает характеристику, весьма близкую к требуемой в указанном на рис. 12.10.4а диапазоне частот. Однако, как можно видеть из рис. 12.10.46, иа котором показаны те же характеристики в уменьшенном масштабе (ио в расширенном диапазоне частот), иа более высоких частотах характеристика второго фильтра значительно отличается от характеристики первого.

Это происходит вследствие изменения проводимостей связи с изменением частоты.

Таким образом, несмотря иа то, что и метод § 12.04 метод § 12.09 дают некоторую погрешность, при расчете уэкополосных фильтров по формулам, приведенным в § 12.09, можно ожидать более точных результатов.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95