Моделирование и экспериментальное исследование трактового фильтра сантиметрового диапазона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Моделирование и экспериментальное исследование трактового фильтра сантиметрового диапазона

А.В. Андрианов¹, С.А. Быков¹, А.Н. Зикий², А.И. Пустовалов^{1, 1}Таганрогский научно-исследовательский институт связи, Таганрог, ²Южный Федеральный Университет, Таганрог.

В статье проведено моделирование и экспериментальное исследование фильтра сантиметрового диапазона на встречных стержнях. В полосе пропускания от 4 до 8 ГГц потери составили не более 1,5 дБ. Заграждение при отстройке вниз на 1 ГГц не менее 50 дБ. Заграждение при отстройке вверх на 2 ГГц не менее 70 дБ. Имеется ложная полоса пропускания 16,6-21,5 ГГц.

Ключевые слова: фильтр на встречных стержнях, моделирование, эксперимент, сантиметровый диапазон волн.

Содержание

К фильтру предъявляются следующие требования:

- нижняя граничная частота полосы пропускания F_н = 4 ГГц;

- верхняя граничная частота полосы пропускания F_в = 8 ГГц;

- потери в полосе пропускания не более 3 дБ;

- заграждение на частоте 3 ГГц не менее 50 дБ;

- заграждение на частоте 10 ГГц не менее 60 дБ;

- заграждение в полосе от 10 до 15 ГГц не менее 50 дБ;

- волновое сопротивление входа и выхода 50 Ом;

Перечисленные выше требования были реализованы в фильтре на встречных стержнях с 13 резонаторами. Расчет проводился по книге [1]. Результаты расчета приведены в таблице 1 (второй столбец) для резонаторов прямоугольного сечения. фильтр встречный резонатор схемотехническая

Таблица № 1. - Геометрические размеры фильтра

На следующем этапе проводилось моделирование рассчитанного фильтра в пакете прикладных программ AWR Design Environment [2]. Результаты расчета использовались как первое приближение для моделирования. После подстройки длины резонаторов и зазоров между ними были минимизированы потери в полосе пропускания и неравномерность потерь в полосе пропускания. Геометрические размеры фильтра после оптимизации отражены в таблице 1 и на рисунке 1.

Схемотехническая модель фильтра приведена на рисунке 1.

Рис. 1. - Схемотехническая модель фильтра в AWRDE

Результаты моделирования показаны на рисунке 2.

Рис. 2. - Расчетная амплитудно-частотная характеристика фильтра

Экспериментальное исследование фильтра проводилось на макете, геометрические размеры которого приведены в таблице 1 (четвертый столбец). В макете использовались круглые резонаторы как более технологичные.

Корпус фильтра имеет размеры 31х 78 мм. Детали корпуса, соединителей, резонаторов изготовлены из латуни ЛС 59. Для защиты от внешних воздействующих факторов корпус и резонаторы покрыты серебром, а соединители - никелем. Крышка крепится к корпусу при помощи 7 винтов М 3. Крепление 11 резонаторов осуществляется с помощью стопорных винтов М 2.

Эксперимент проводился на установке, содержащей анализатор цепей типа N5234A компании Agilent [3], комплект кабелей и переходов. Результаты эксперимента в виде АЧХ фильтра приведены на рисунке 3 для полосы анализируемых частот от 10 МГц до 24 ГГц.

Рис. 3. - Экспериментальная амплитудно-частотная характеристика фильтра

Из рисунка видно, что потери в полосе пропускания 4-8 ГГц не превышают 1,5 дБ. Заграждение при отстройке вниз на 1 ГГц (на частоте 3 ГГц) составляет более 50 дБ. Заграждение при отстройке вверх на 2 ГГц (на частоте 10 ГГц) составляет более 70 дБ. В полосе 16800-21 ГГц имеется ложная полоса пропускания. На верхнем скате АЧХ имеется узкий всплеск.

Таблица № 2 - Параметры фильтра

Выводы

1. Проведено моделирование и экспериментальное исследование фильтра с полосой 4-8 ГГц. Фильтр построен на встречных стержнях с 13 резонаторами.

2. Достигнуты параметры, приведенные в таблице 2.

3. Исследованный фильтр может найти применение в приемниках СВЧ [4-9].

4. При выполнении работы был полезен предыдущий опыт авторов [10].

Литература

1. Леонченко В.П., Фельдштейн А.Л., Шепелянский Л.А. Расчет полосковых фильтров на встречных стержнях. Справочник. - М.: Связь, 1975. - 312 с.

2. Разевиг В.Д., Потапов Ю.В., Курушин А.А. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. - М.: Солон-Пресс, 2003. - 496 с.

3. Keysight Technologies. Контрольно-измерительные решения. Каталог 2015. М.: Keysight Technologies. - 476 с.

4. TSUI J.B.Y. Microwave Receivers with Electronic Warfare Applications. Wiley-Interscience Publication, 1986. - 460 p.

5. Пустовалов А.И. Двухканальное приемное устройство СВЧ диапазона. Инженерный вестник Дона, 2010, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n2y2010/195.

6. Шурховецкий А.Н. Многоканальная частотно-избирательная система СВЧ диапазона на основе направленных фильтров бегущей волны. Инженерный вестник Дона, 2010, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2010/292.

7. Справочник по радиолокации в 2-х книгах. Книга 1. Под ред. М.И. Сколника. - М.: Техносфера, 2014. - 672 с.

8. Куприянов А.И., Сахаров А.В. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы. Учебное пособие. - М.: Вузовская книга, 2007. - 356 с.

9. R.K. Mongia, I.J. Bahl, P. Bhartia, and J. Hong RF and Microwave Coupled-Line Circuits, Second Edition. Artech House, 2007. - 578 p.

10. Андрианов А.В., Зикий А.Н., Пустовалов А.И. Моделирование и экспериментальное исследование трактового фильтра на встречных стержнях. Инженерный вестник Дона, 2016, №4. URL: ivdon.ru/ru/ magazine/archive/22N4y16/3701.

References:

1. Leonchenko V.P., Feldshtein A.L., Shepelyansky L.A. Raschet poloskovih filtrov na vstrechnih sterzhnyah. Spravochnik. [Calculation of the strip-line filters on quarter-wave resonators. Handbook]. M. Svyaz, 1975. 312 p.

2. Razevig V.D., Potapov Y.V., Kurushin A.A. Proektirovanie SVCH ustrojstv s pomoschyu Microwave Office [Designing of microwave devices using Microwave Office]. M.: Solon-Press, 2003.496 p.

3. Keysight Technologies. Kontrolno - izmeritelnye resheniya. Catalog 2015. [Instrumentation solutions. Catalog 2015]. М. Keysight Technologies. 476 p.

4. TSUI J.B.Y. Microwave Receivers with Electronic Warfare Applications. Wiley-Interscience Publication, 1986.460 p.

5. Pustovalov A.I. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2010, №2.URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2010/195.

6. Shurkhovetskiy A.N. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2010, №4.URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2010/292.

7. Skolnik M. Spravochnik po radiolokacii [Radar Handbook]. M.:Technosfera, 2014.672 p.

8. Kupriyanov A.I., Saharov A.V. Teoreticheskiye osnovy radioelectronnoy bor'by. Uchebnoe posobie [Theoretical bases of electronic warfare. The manual]. M.: Vuzovskayakniga, 2007. 356 p.

9. R.K. Mongia, I.J. Bahl, P. Bhartia, and J. Hong RF and Microwave Coupled-Line Circuits, Second Edition. Artech House, 2007. 578 p.

10. Andrianov A.V., Zikiy A.N., Pustovalov A.I. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №4.URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/22N4y16/3701.

Размещено на Allbest.ru