Проектирование СВЧ-устройств (РТФ 6 семестр Анисимов) / КР / Курсовая работа / Пример расчета фильтра СВЧ в микрополосковом исполнении

Расчет ФНЧ

Частотная характеристика ФНЧ Чебышевского типа.

Исходные данные:

частота среза =1050 МГц; =50 Ом; =0,025; =6; =0,03; максимальное затухание в полосе пропускания = 0,5 дБ (чебышевская характеристика); затухание на частоте =1365 МГц;

заданное затухание =30 дБ; d = 0,2 см.

Электрический расчет.

1.Находим отношение — нормированную частоту: = 1365/1050 = 1,3.

2.По графику (рис. 3.9) для =0,5 дБ и =30 дБ при =1,3

находим число элементов фильтра = 7.

Эскиз токонесущей части микрополоскового ФНЧ

Тот же результат можно получить по формуле (3.10)

Рис. 3.9. К расчету числа резонаторов фильтра с чебышевской характеристикой затухания.

Таблица 3.1

3. По табл. 3.1 находим для =0,5 дБ; =7:

= 1,737; =1,258; =2.638; =1,344.

4. Определяем характеристические сопротивления разомкнутых отрезков, аппроксимирующих

емкости фильтра-прототипа, и используя (3.7) :

=72,65/1,737=41,9 Ом; =72,65/2,638=27,6 Ом.

5. Определяем характеристические сопротивления короткозамкнутых отрезков и , аппроксимирующих индуктивности фильтра-прототипа, из (3.6) :

= 68,7; = 68,7·1,258 = 88 Ом; = 68,7·1,344 = 91 Ом.

По данным электрического расчета определяем конструктивные размеры элементов фильтра,

используя формулу (3.8) и графики рис. 3.6; 3.10. Результаты расчетов приведены в табл. 3.2. Таблица 3.2

Рис. 3.6. Зависимость характеристического сопротивления несимметричного колоскового волновода от его геометрии (на графике отмечены сопротивления 41,9; 27,6; 88 и 91 Ом, 50 Ом).

Рис. 3.10. Эквивалентная диэлектрическая "проницаемость несимметричного полоскового волновода

(на графике отмечены =2,6; 4,55; 0,72 и 0,67).

Общий вид токонесущей полоски фильтра показан на рис. 3.11. Длины 50-омных отрезков выбираются произвольно. Пусть =20 мм.

Рис. 3.11. Общий вид токонесущей полоски рассчитанного фильтра.

Рис. 3.8. Относительное затухание в несимметричном полосковом волноводе с твердым диэлектриком (на графике отмечены =2,6; 4,55; 0,72 и 0,67).

6. Определяем активные потери в фильтре на частоте среза: =0,025; =3·10-2. Потери в металле (по графику рис. 3.8)

, где (для меди).

Затухание в диэлектрике . Результаты расчета затухания в элементах фильтра приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Подставив величины длин отрезков резонаторов в формулу (3.9), которая для данного случая имеет вид

4. Определяем величину переходных затуханий (дБ) связанных звеньев:

; =11,66; =21,44.

Длина резонатора , (3.13)

где (3.12) - концевая емкость каждого резонатора (Ф).

По данным электрического расчета определяем конструктивные размеры элементов фильтра, используя таблицу (3.5), графики рис. 3.6, 3.10 и формулы (3.12), (3.13). Результаты приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

5. Ширина оконечных 50-омных полосок находится по графику рис. 3.6:

=1,5; =3 мм.

Длины 50-омных отрезков выбираются произвольно.

Рис. 3.10. Эквивалентная диэлектрическая проницаемость несимметричного полоскового волновода (на графике отмечены =0,863; 0,987).

Теперь все размеры фильтра определены. Геометрия токонесущих полосок фильтра показана на рис.

3.17.

Рис. 3.17. Токонесущая часть волновода, использованного при расчете голосового фильтра.

6. Величину активных потерь в фильтре на средней частоте полосы пропускания можно определить по формуле

В эту формулу входят значения элементов фильтра-прототипа нижних частот, которые берем из табл. 3.1 для =0,4 дБ и =3:

Величину — ненагруженную добротность центрального резонатора — определим по формуле

(3.15): .

Значение берем из графика рис. 3.14, а множитель находим но формуле (3.16) для =61 Ом;

=1/()2=4,83; =0,2 см; =24 см (=4,25 ГГц):

= 605; = 0,845; = 605·0,845 = 511.

(3.16)

справедливо при условии .