8

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таганрогский научно-исследовательский институт связи

Южный Федеральный Университет

Микрополосковый фильтр на полуволновых резонаторах

А.В. Андрианов, C.А. Быков,

А.Н. Зикий, А.И. Пустовалов

Аннотация: в статье проведено моделирование и экспериментальное исследование микрополоскового фильтра на полуволновых резонаторах с четвертьволновыми связями. Получены следующие экспериментальные результаты:

центральная частота 3,7 ГГц;

ширина полосы пропускания 230 МГц;

потери в полосе пропускания не более 4 дБ;

заграждение при отстройке ± 200 МГц не менее 40 дБ.

Фильтр рекомендуется использовать во входной цепи приемника СВЧ.

Ключевые слова: микрополосковый фильтр, моделирование, эксперимент, сантиметровые волны.

При проектировании приемника СВЧ сигналов понадобился фильтр со следующими параметрами:

центральная частота полосы пропускания 3,7 ГГц;

ширина полосы пропускания не менее 130 МГц;

потери в полосе пропускания не более 4 дБ;

заграждение при отстройке на ± 200 МГц не менее 40 дБ;

допускается ложная полоса пропускания на удвоенной центральной частоте (7,4 ГГц);

волновое сопротивление входа и выхода 50 Ом.

Перечисленные выше требования возможно реализовать в микрополосковом полосовом фильтре с полуволновыми резонаторами и четвертьволновыми связями [1]. Для получения первого приближения геометрических размеров был проведен расчет, методика которого изложена в книге [1]. При этом были приняты следующие исходные данные:

относительная диэлектрическкая проницаемость подложки е_r= 9,6; толщина подложки 1 мм (поликор);

число резонаторов n = 6;

неравномерность потерь в полосе пропускания 1 дБ;

относительная ширина полосы пропускания ?f/f₀ = 3,5%.

Для этого случая получаем нормированные параметры полосковых линий:

W₁/h = W₁/h = 0,956; S₁/h = S₇/h = 0,282;

W₂/h = W₆/h = 1, 206; S₂/h = S₆/h = 1, 44;

W₃/h = W₅/h = 1, 22; S₃/h = S₅/h = 1, 91;

W₄/h = 1,222; S1/h = 1,995;

Учитывая, что толщина подложки h = 1 мм, получаем денормированные параметры топологии, приведенные в таблице 1, второй столбец.

Таблица № 1. Геометрические размеры полосковых линий

Эти данные были использованы как первое приближение при моделировании фильтра в MWO [2, 3]. Окончательный вариант размеров резонаторов помещен в третий столбец таблицы 1. Модель фильтра в MWO приведена на рисунке 1.

Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтра, полученные в MWO, показаны на рисунках 2 и 3.

микрополосковый фильтр полуволновой резонатор

Рис. 1. - Модель фильтра на полуволновых резонаторах с четвертьволновыми связями

Рис. 2. - АЧХ фильтра в MWO

Рис. 3. - АЧХ фильтра в MWO в ближней зоне

Для оценки точности методики расчета был изготовлен макет фильтра и проведено его экспериментальное исследование. Макет состоит из корпуса рамочного типа, в который помещена плата из поликора размером 24х60х1 мм. Для подключения к измерительной установке фильтр имеет два соединителя типа СРГ50-751ФВ [4].

Эксперимент проводился на установке, содержащей векторный анализатор цепей типа PNA-LN5234A [10], набор кабелей и переходов. АЧХ фильтра в дальней зоне приведена на рисунке 4. АЧХ фильтра в ближней зоне показана на рисунке 5. Из этих рисунков можно сделать выводы, записанные в таблицу 2, четвертый столбец.

Рис. 4. - ЭкспериментальнаяАЧХ фильтра в дальней зоне

Рис. 5. - Экспериментальная АЧХ фильтра в ближней зоне

Таблица № 2

Основные параметры фильтра

Из таблицы 2 видно, что все требования к фильтру выполняются. Фильтр рекомендуется использовать в приемниках СВЧ сигналов [6 - 10].

Литература

1. Миниатюрные устройства УВЧ и ОВЧ диапазонов на отрезках линий. // Зелях Э.В., Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Брилон В.С. - М.: Радио и связь, 1989.112 с.

2. Бахвалова С.А., Романюк В.А. Основы моделирования и проектирования радиотехнических устройств в MicrowaveOffice. Учебное пособие. - М.: Солон-Пресс, 2016. - 152 с.

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

4. Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. - М.: Техносфера, 2006. - 216 с.

5. 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.

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

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

8. Skolnik M.I. Radar Handbook. N. Y., McGraw-Hill Companies, 2008. - 1352 p.

9. Wiley R. G. Electronic Intelligence: The Interception of Radar Signals. 1985. - 451 p.

10. Руководство по эксплуатации анализатора цепей серии PNA,PNA-L, PNA-X компании Agilent Technologies, 2008. - 120 c.

Размещено на Allbest.ru