-
Анализ результатов проектирования
При Ап = 3 фильтр реализуется в нескольких вариантах. Ввиду схожих технологических параметров и экономических затрат, я выбрала 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 ................................... : РПХ
Граничная частота полосы пропускания, (ГГц) : 2.50
Граничная частота полосы заграждения, (ГГц) : 2.70
Затухание в полосе пропускания, (дБ) ...... : 3.00
Затухание в полосе заграждения, (дБ) ...... : 30.00
Волновое сопрот. подводящих полосков, (Ом) : 50.0
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ :
Относит. диэл. проницаемость подложки ..... : 2.00
Высота подложки, (мм) ..................... : 1.50
Количество элементов фильтра .............. : 11
Волнов. сопрот. высокоомного элемента, (Ом) : 263.8
Волнов. сопрот. низкоомного элемента, (Ом) : 42.2
ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
Ширина подводящих полосков, (мм) ........ : 5.006
Ширина высокоомного элемента, (мм) ........ : 0.050
Ширина низкоомного элемента, (мм) ........ : 6.250
ДЛИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
1 - 10.70 мм 2 - 5.88 мм 3 - 14.88 мм 4 - 5.99 мм
5 - 15.22 мм 6 - 6.02 мм 7 - 15.22 мм 8 - 5.99 мм
9 - 14.88 мм 10 - 5.88 мм 11 - 10.70 мм
Суммарная длина элементов фильтра, (мм) ... : 111.382
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В ФИЛЬТРЕ :
Тангенс угла диэл. потерь подложки, ..... : 0.0003
Обьемная проводимость полоска,(1/(Ом*М))... : 0.75*10E7
Толщина полоска, (мм) ..................... : 0.020
На частоте 2.5 ГГц общие потери 0.202 дБ, из них
в полоске фильтра, (дБ) ........... : 0.1661
в подложке фильтра, (дБ) ........... : 0.0082
на излучение, (дБ) ........... : 0.0276
Рис.3 АЧХ схемы 1
СВЧ фильтр, сконструированный по данной схеме, обладает почти идеальной выходной АЧХ (Рис.3), однако имеет недостатки. Наиболее серьезный недостаток – это материал подложки, характеризующийся малой твердостью, что может негативно сказаться на самой конструкции, в зависимости от условий эксплуатации. Однако такой материал дешев и обладает относительно высокой химической и климатической стойкостью. В целом фильтр обеспечивает хорошую АЧХ, содержит мало элементов, имеет неплохие массогабаритные характеристики и построен из недорогих материалов.
Я хочу попытаться достигнуть наилучшего результата. Для этого изменю ширину низкоомного элемента с 6,25 до 7,15 мм, может быть получится уменьшить общие потери.
Схема 2
ПРОТОКОЛ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ ФНЧ на МПЛ.
ИСХОДНОЕ ЗАДАНИЕ :
Тип АЧХ ................................... : РПХ
Граничная частота полосы пропускания, (ГГц) : 2.50
Граничная частота полосы заграждения, (ГГц) : 2.70
Затухание в полосе пропускания, (дБ) ...... : 3.00
Затухание в полосе заграждения, (дБ) ...... : 30.00
Волновое сопрот. подводящих полосков, (Ом) : 50.0
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ :
Относит. диэл. проницаемость подложки ..... : 2.00
Высота подложки, (мм) ..................... : 1.50
Количество элементов фильтра .............. : 11
Волнов. сопрот. высокоомного элемента, (Ом) : 263.8
Волнов. сопрот. низкоомного элемента, (Ом) : 38.3
ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
Ширина подводящих полосков, (мм) ........ : 5.006
Ширина высокоомного элемента, (мм) ........ : 0.050
Ширина низкоомного элемента, (мм) ........ : 7.150
ДЛИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
1 - 10.84 мм 2 - 5.06 мм 3 - 15.28 мм 4 - 5.14 мм
5 - 15.65 мм 6 - 5.16 мм 7 - 15.65 мм 8 - 5.14 мм
9 - 15.28 мм 10 - 5.06 мм 11 - 10.84 мм
Суммарная длина элементов фильтра, (мм) ... : 109.077
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В ФИЛЬТРЕ :
Тангенс угла диэл. потерь подложки, ..... : 0.0003
Обьемная проводимость полоска,(1/(Ом*М))... : 0.75*10E7
Толщина полоска, (мм) ..................... : 0.020
На частоте 2.5 ГГц общие потери 0.216 дБ, из них
в полоске фильтра, (дБ) ........... : 0.1803
в подложке фильтра, (дБ) ........... : 0.0082
на излучение, (дБ) ........... : 0.0270
Рис.2 АЧХ схемы 2
Данный фильтр почти не отличается выходной АЧХ от предыдущего (схема1), хотя была изменена ширина низкоомного элемента до 7,15 мм. Однако, обладает немного большими потерями (они увеличились с 0,202 до0,216 дБ), основную часть которых составляют потери в полоске фильтра, но потери на излучение уменьшились на 0.0006 дБ. В итоге мы получили фильтр более меньшего(суммарная длина элементов уменьшилась на 2,305 мм) размера, чем на схеме 1, выполненный из недорогих материалов, удовлетворяющий требованиям заказчика.
Но все же, я хочу добиться наименьшего количества потерь в фильтре, для этого надо изменить ширину высокоомного элемента с 0,05 мм до 0,02 мм.
Схема 3
ПРОТОКОЛ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ ФНЧ на МПЛ.
ИСХОДНОЕ ЗАДАНИЕ :
Тип АЧХ ................................... : РПХ
Граничная частота полосы пропускания, (ГГц) : 2.50
Граничная частота полосы заграждения, (ГГц) : 2.70
Затухание в полосе пропускания, (дБ) ...... : 3.00
Затухание в полосе заграждения, (дБ) ...... : 30.00
Волновое сопрот. подводящих полосков, (Ом) : 50.0
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ :
Относит. диэл. проницаемость подложки ..... : 2.00
Высота подложки, (мм) ..................... : 1.50
Количество элементов фильтра .............. : 11
Волнов. сопрот. высокоомного элемента, (Ом) : 308.7
Волнов. сопрот. низкоомного элемента, (Ом) : 38.3
ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
Ширина подводящих полосков, (мм) ........ : 5.006
Ширина высокоомного элемента, (мм) ........ : 0.020
Ширина низкоомного элемента, (мм) ........ : 7.150
ДЛИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
1 - 9.02 мм 2 - 5.60 мм 3 - 12.21 мм 4 - 5.80 мм
5 - 12.44 мм 6 - 5.84 мм 7 - 12.44 мм 8 - 5.80 мм
9 - 12.21 мм 10 - 5.60 мм 11 - 9.02 мм
Суммарная длина элементов фильтра, (мм) ... : 95.976
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В ФИЛЬТРЕ :
Тангенс угла диэл. потерь подложки, ..... : 0.0003
Обьемная проводимость полоска,(1/(Ом*М))... : 0.75*10E7
Толщина полоска, (мм) ..................... : 0.020
На частоте 2.5 ГГц общие потери 0.178 дБ, из них
в полоске фильтра, (дБ) ........... : 0.1475
в подложке фильтра, (дБ) ........... : 0.0070
на излучение, (дБ) ........... : 0.0237
Рис. 5 АЧХ схемы 3
Данный фильтр построен из тех же материалов, что и предыдущие (фторопласт и хром). Я уменьшила ширину высокоомного элемента с 0,05 мм до 0,02 мм, следовательно, уменьшилась суммарная длина элементов которая теперь составляет 95.976 мм, что улучшает его использование в тех или иных условиях. Уменьшилось количество потерь с 0,216 до 0,178 дБ. В итоге мы получили оптимальный вариант фильтра, который удовлетворяет требованиям заказчика.