5. Этапы проектирования свч фнч на основе мпл

1. Сначала выбираются параметры подложки. Желательно выбрать диэлектрик с возможно более высоким значением ε_r, а высота h подложки влияет на механическую прочность в процессе изготовления, сборки и эксплуатации фильтра. Также критерием параметров ε_r и h является условие одноволнового режима, которое можно трактовать как f_З < f_c1.

2. Подбор ширины элементов фильтра W_в и W_н производится их подбором с учетом возможности реализации фильтра при уже рассчитанных параметров схемы-прототипа.

3. Анализ полученных моделей фильтров, удовлетворяющих заданным требованиям. При выборе наилучшего варианта целесообразно руководствоваться такими критериями, как технологичность конструкции ( простота изготовления, в частности возможно большие значения W_в и h, минимальный разброс длин l_R элементов), минимальная стоимость (минимальные массогабаритные характеристики, в частности возможно меньшее число элементов n и общая длина l фильтра).

4. Расчет потерь в смоделированном фильтре.

5. На заключительном этапе – этапе конструирования, т.е. подготовки конструкторско-технологической документации на изготовление микросборки законченного микроволнового узла, содержащего спроектированный фильтр, используется универсальная программа Компас 3D.

6. Основные параметры мпл

W_o – ширина проводящего полоска;

W_в – ширина высокоомного полоска;

W_н – ширина низкоомного полоска;

l_i - длина i-го элемента;

l – суммарная длина всех элементов;

l₀ – длина подводящего полоска;

ε_r – диэлектрическая проницаемость подложки;

h – высота подложки;

t – толщина полоска;

σ_Ме – проводимость материала полоска.

Картина поля в поперечном сечении мпл

7. Анализ результатов проектирования

В процессе проектирования я обнаружил нереализуемость фильтра, при заданных параметрах, поэтому я решил изменить само задание, а именно уменьшил f_П до 2,9 ГГц, что не повлекло за собой ухудшение функциональности фильтра. При А_п = 2.5 фильтр реализуется в нескольких вариантах. Ввиду схожих технологических параметров и экономических затрат, я выбрал три варианта фильтра, отличающиеся, главным образом, суммарной длинной всех элементов, чтобы заказчик выбрал наиболее подходящий для использования в тех или иных условиях вариант.

Схема 1

ПРОТОКОЛ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ ФНЧ на МПЛ.

ИСХОДНОЕ ЗАДАНИЕ :

Тип АЧХ ................................... : МПХ

Граничная частота полосы пропускания, (ГГц) : 2.90

Граничная частота полосы заграждения, (ГГц) : 3.20

Затухание в полосе пропускания, (дБ) ...... : 2.50

Затухание в полосе заграждения, (дБ) ...... : 27.00

Волновое сопрот. подводящих полосков, (Ом) : 75.0

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ :

Относит. диэл. проницаемость подложки ..... : 9.60

Высота подложки, (мм) ..................... : 1.50

Количество элементов фильтра .............. : 33

Волнов. сопрот. высокоомного элемента, (Ом) : 179.7

Волнов. сопрот. низкоомного элемента, (Ом) : 47.8

ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :

Ширина подводящих полосков, (мм) ........ : 0.559

Ширина высокоомного элемента, (мм) ........ : 0.010

Ширина низкоомного элемента, (мм) ........ : 1.510

ДЛИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :

1 - 0.26 мм 2 - 0.12 мм 3 - 1.16 мм 4 - 1.43 мм

5 - 1.86 мм 6 - 2.68 мм 7 - 2.52 мм 8 - 3.79 мм

9 - 3.11 мм 10 - 4.73 мм 11 - 3.61 мм 12 - 5.46 мм

13 - 3.99 мм 14 - 5.96 мм 15 - 4.24 мм 16 - 6.21 мм

17 - 4.32 мм 18 - 6.21 мм 19 - 4.24 мм 20 - 5.96 мм

21 - 3.99 мм 22 - 5.46 мм 23 - 3.61 мм 24 - 4.73 мм

25 - 3.11 мм 26 - 3.79 мм 27 - 2.52 мм 28 - 2.68 мм

29 - 1.86 мм 30 - 1.43 мм 31 - 1.16 мм 32 - 0.12 мм

33 - 0.26 мм

Суммарная длина элементов фильтра, (мм) ... : 106.544

РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В ФИЛЬТРЕ :

Тангенс угла диэл. потерь подложки, ..... : 0.0001

Обьемная проводимость полоска,(1/(Ом*М))... : 5.80*10E7

Толщина полоска, (мм) ..................... : 0.010

На частоте 2.9 ГГц общие потери 0.0652 дБ, из них

в полоске фильтра, (дБ) ........... : 0.0589

в подложке фильтра, (дБ) ........... : 0.0063

на излучение, (дБ) ........... : 0.0000

Рис.3 АЧХ схемы 1

Схема 2

ПРОТОКОЛ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ ФНЧ на МПЛ.

ИСХОДНОЕ ЗАДАНИЕ :

Тип АЧХ ................................... : МПХ

Граничная частота полосы пропускания, (ГГц) : 2.90

Граничная частота полосы заграждения, (ГГц) : 3.20

Затухание в полосе пропускания, (дБ) ...... : 2.50

Затухание в полосе заграждения, (дБ) ...... : 27.00

Волновое сопрот. подводящих полосков, (Ом) : 75.0

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ :

Относит. диэл. проницаемость подложки ..... : 12.00

Высота подложки, (мм) ..................... : 2.00

Количество элементов фильтра .............. : 33

Волнов. сопрот. высокоомного элемента, (Ом) : 152.6

Волнов. сопрот. низкоомного элемента, (Ом) : 56.5

ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :

Ширина подводящих полосков, (мм) ........ : 0.542

Ширина высокоомного элемента, (мм) ........ : 0.020

Ширина низкоомного элемента, (мм) ........ : 1.200

ДЛИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :

1 - 0.27 мм 2 - 0.13 мм 3 - 1.15 мм 4 - 1.51 мм

5 - 1.74 мм 6 - 2.85 мм 7 - 2.29 мм 8 - 4.04 мм

9 - 2.79 мм 10 - 5.04 мм 11 - 3.21 мм 12 - 5.82 мм

13 - 3.53 мм 14 - 6.36 мм 15 - 3.74 мм 16 - 6.63 мм

17 - 3.81 мм 18 - 6.63 мм 19 - 3.74 мм 20 - 6.36 мм

21 - 3.53 мм 22 - 5.82 мм 23 - 3.21 мм 24 - 5.04 мм

25 - 2.79 мм 26 - 4.04 мм 27 - 2.29 мм 28 - 2.85 мм

29 - 1.74 мм 30 - 1.51 мм 31 - 1.15 мм 32 - 0.13 мм

33 - 0.27 мм

Суммарная длина элементов фильтра, (мм) ... : 105.984

РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В ФИЛЬТРЕ :

Тангенс угла диэл. потерь подложки, ..... : 0.0001

Обьемная проводимость полоска,(1/(Ом*М))... : 5.80*10E7

Толщина полоска, (мм) ..................... : 0.020

На частоте 2.9 ГГц общие потери 0.0482 дБ, из них

в полоске фильтра, (дБ) ........... : 0.0412

в подложке фильтра, (дБ) ........... : 0.0070

на излучение, (дБ) ........... : 0.0000

Схема 3

ПРОТОКОЛ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ ФНЧ на МПЛ.

ИСХОДНОЕ ЗАДАНИЕ :

Тип АЧХ ................................... : МПХ

Граничная частота полосы пропускания, (ГГц) : 2.90

Граничная частота полосы заграждения, (ГГц) : 3.20

Затухание в полосе пропускания, (дБ) ...... : 2.50

Затухание в полосе заграждения, (дБ) ...... : 27.00

Волновое сопрот. подводящих полосков, (Ом) : 75.0

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ :

Относит. диэл. проницаемость подложки ..... : 14.00

Высота подложки, (мм) ..................... : 1.50

Количество элементов фильтра .............. : 33

Волнов. сопрот. высокоомного элемента, (Ом) : 150.9

Волнов. сопрот. низкоомного элемента, (Ом) : 50.3

ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :

Ширина подводящих полосков, (мм) ........ : 0.320

Ширина высокоомного элемента, (мм) ........ : 0.010

Ширина низкоомного элемента, (мм) ........ : 1.000

ДЛИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :

1 - 0.26 мм 2 - 0.11 мм 3 - 1.16 мм 4 - 1.21 мм

5 - 1.84 мм 6 - 2.27 мм 7 - 2.49 мм 8 - 3.20 мм

9 - 3.09 мм 10 - 3.99 мм 11 - 3.61 мм 12 - 4.60 мм

13 - 4.02 мм 14 - 5.01 мм 15 - 4.29 мм 16 - 5.21 мм

17 - 4.38 мм 18 - 5.21 мм 19 - 4.29 мм 20 - 5.01 мм

21 - 4.02 мм 22 - 4.60 мм 23 - 3.61 мм 24 - 3.99 мм

25 - 3.09 мм 26 - 3.20 мм 27 - 2.49 мм 28 - 2.27 мм

29 - 1.84 мм 30 - 1.21 мм 31 - 1.16 мм 32 - 0.11 мм

33 - 0.26 мм

Суммарная длина элементов фильтра, (мм) ... : 97.098

РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В ФИЛЬТРЕ :

Тангенс угла диэл. потерь подложки, ..... : 0.0001

Обьемная проводимость полоска,(1/(Ом*М))... : 5.80*10E7

Толщина полоска, (мм) ..................... : 0.010

На частоте 2.9 ГГц общие потери 0.0672 дБ, из них

в полоске фильтра, (дБ) ........... : 0.0602

в подложке фильтра, (дБ) ........... : 0.0070

на излучение, (дБ) ........... : 0.0000