1. ПАВ / Методичка ПАВ 2022 1ф

7. Пример расчета частотно-избирательного фильтра

Рассчитать частотно-избирательный фильтр с параметрами 0= 100 МГц;

∆ = 5,3 МГц; = 100 Ом.

1. Определяем относительную полосу пропускания

∆ / 0 = (5,3/100) ∙ 100% = 5,3%.

2. Из табл. 3 находим, что оптимальным материалом является пьезокварц со срезом Y+42̊ , c направлением распространения – X,

имеющий ПАВ = 3,15 ∙ 103 м/с, 0=22, ∆ / = 5,3%, 0 = 53. 3. Определим ПАВ :

эл = 2 7,8 мкм.

6. Определим длину электродов:

7. Количество пар электродов во входном ВШП:

0′ = 0/10 = 22/10 ≈ 2.

8.Расстояние между входным и выходным ВШП:

= 20 ПАВ = 20 ∙ 31,5 = 630 мкм.

9.Ширина суммирующих шин: = 10 ПАВ = 315 мкм.

10.Переходное затухание в фильтре , которое должно бить компенси-

ровано дополнительным усилением, находим из графика на рис. 4 для

21

8. Пример расчета согласованного фильтра ФМн СлС на ПАВ

Задание. Рассчитать СФ для ФНм СлС с э = 127; то есть в СФ необхо-

димо иметь 127 отводов электродов с теми же размерами, что и в п. 6. 1. Длительность элементарного импульса ФМн СлС:

э = 1/∆ = 1/(5,3 ∙ 106) = 0,19 мкс.

2. Расстояние между отводами электродов согласованного фильтра:

0 = ПАВ ∙ э = 3,15 ∙ 103 ∙ 0,19 ∙ 10−6 = 0,615 ∙ 10−3 = 0,615 мм.

3. Общая длина всех отводов электродов ВШП:

э = э ∙ 0 = 127 ∙ 0,615 = 78,1 мм.

Литература

1. Речицкий В.И. Акусто-электронные радиокомпоненты. Элементы и устройства на поверхностных акустических волнах. – М.: Советское радио,

1980. – 262 с.

2.Варакин Л.В. Системы связи с шумоподобными сигналами. – М.: Радио

исвязь, 1985. – 384 с.

3. Аристархов Г.М., Гуляев Ю.В., Дмитриев И.Н., Зайченко К.В., и др.,

Фильтрация и спектральный анализ радиосигналов. Алгоритмы. Структуры.

Устройства. // Под ред. акад. Ю.В. Гуляева, М: изд. «Радиотехника», 2020. -

504с.

22

Лабораторная работа № 2

«Исследование частотных характеристик и параметров фильтров на ПАВ в среде S2VNA (Планар)»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с работой в программном продукте S2VNA (Планар). Исследовать частотные зависимости S-параметров образцов фильтров на ПАВ. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы о характеристиках фильтров.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1.Записать в отчете название и цель работы.

2.Изучить теоретическую часть описание лабораторной работы.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА:

1.Название работы

2.Цель работы

3.Графики частотных зависимостей фильтра (S21, S11) и (ГВЗ, S11) с установленными маркерами в разном масштабе

4.Все измеренные и рассчитанные значения

5.Выводы

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое векторные анализаторы цепей? Зачем они предназначены?

2.В каком программном продукте происходит работа? Что он позволяет?

3.Что такое формат файла Touchstone? Зачем он нужен?

4.Что позволяют определить маркеры?

5.Сколько графиков можно вывести в одном окне канала?

6.Как определить полосу пропускания фильтра?

7.Как рассчитать коэффициент прямоугольности? Что он показывает?

8.Как рассчитать неравномерность ГВЗ?

23

1. Программный продукт S2VNA

Векторные анализаторы цепей – это устройства, предназначенные для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения (элементов матрицы рассеяния S) многополюсников. Они применяются для разработки радиоэлектронных устройств различного назначения, а также для их настройки и проверки.

S2VNA это программный продукт который обеспечивает возможность работы с векторными анализаторами цепей производства ООО «Планар» и

изучения частотных характеристик сохраненных в формате Touchstone. Дан-

ное ПО обладает стандартным для таких программ интерфейсом, что позволит легко применять полученные навыки при работе с различными векторными анализаторами цепей.

Файл формата Touchstone (также известный как SnP-файл) – это тексто-

вый файл ASCII, используемый для описания параметров многополюсника и его G-, H-, S-, Y- или Z-матриц. Формат являет стандартом описания парамет-

ров многополюсника не только для программ для моделирования схем, но и для измерительного оборудования.

2. Интерфейс и основные области программы

Программа S2VNA обладает стандартным для современных программ графическим интерфейсом, управление в котором осуществляется с помощью клавиатуры и мыши. Рабочие языки интерфейса – русский и английский.

Базовые элементы и меню приведены на рисунке 1. Рассмотрим основ-

ные элементы интерфейса программы. Для более подробного ознакомления с возможностями программы рекомендуется обратиться к [1].

Панель программных кнопок – это главное меню программы. Оно со-

стоит из сменных панелей кнопок. Каждая такая панель представляет собой один раздел меню. Все панели связаны в многоуровневую систему и обеспе-

чивают доступ ко всем функциям анализатора.

24

Строка меню является вспомогательным меню и служит для быстрого доступа к разделам главного меню, а также дублирует функции наиболее часто используемых кнопок.

Строка состояния анализатора располагается в нижней части экрана.

В ней могут находится сообщения о состоянии анализатора, состоянии си-

стемы запуска, выполнении калибровки, ошибках и т.д.

Окно канала — это основное окно программы, его общий вид представ-

лен на рисунке 2. Оно служит для отображения результатов измерений в виде графиков и числовых величин. В окне программы может быть одновременно размещено до 16 окон канала.

Заголовок канала (рисунок 2) служит для ввода пользовательского комментария для окна канала. Заголовок по умолчанию отключен для увели-

чения области графиков.

Включение и отключение заголовка производится программными кноп-

ками: Индикация > Заголовок.

Рисунок 1. Основные элементы окна программы

25

Каждая строка содержит следующую информацию об одном графике ка-

нала:

• Наименование графика от «Гр1» до «Гр16». Наименование активного гра-

фика выделено инверсным цветом;

• Измеряемый параметр: «S11», «S21», «S12», «S22», либо абсолютные изме-

рения мощности «A(n)», «B(n)», «R1(n)», «R2(n)»;

•Формат представления, например «Ампл лог»;

•Масштаб графика в единицах измерения на деление, например, «10.0 дБ/»;

•Значение опорной линии, например, «►0.000 дБ», где «►» – знак опорной линии;

•Свойства графика – символы, заключенные в квадратные скобки.

Графическая область (рисунок 4) служит для размещения графиков и

цифровых данных

Рисунок 4. Графическая область

27

Строка состояния канала располагается в нижней части окна канала.

Она содержит элементы, показанные на рисунке 5

Рисунок 5. Строка состояния канала

Нас интересуют некоторые из них:

• Поле начальное значение стимула служит для индикации и ввода начального значения частоты или мощности, в зависимости от установленного типа ска-

нирования. Данное поле можно перевести в режим индикации центрального значения, тогда слово «Старт» изменяется на «Центр».

• Поле число точек служит для индикации и ввода числа точек сканирования.

Число точек сканирования может быть установлено от 2 до 10001.

• Поле закон сканирования служит для индикации и изменения закона скани-

рования. (Варианты: Лин – Линейный закон сканирования частоты. Лог – Ло-

гарифмический закон сканирования частоты. Сегм – Сегментный закон скани-

рования частоты. Мощн – Линейный закон сканирования мощности);

• Поле конечное значение стимула служит для индикации и ввода конечного значения частоты или мощности, в зависимости от установленного типа ска-

нирования. Данное поле можно перевести в режим индикации полосы, тогда слово «Стоп» изменяется на «Полоса».

28

3.Методические указания

1.Открыть программу S2VNA.

2.Выбрать в строке меню пункт Сохр/Восст.

3.Выбрать раздел Загр. данные из файла Touchstone.

4.Выбрать пункт в S-параметры.

5. Выбрать файл с частотной характеристикой фильтра по варианту:

6. В появившемся окне нажать – Да.

7. В строке состояния графика выбрать график Гр1 S21, нажав на Гр1.

29

8.Справа в главном меню нажать кнопку Маркеры, затем Маркерные вычисления, затем включить Поиск полосы, проверить, что уровень полосы установлен минус 3 дБ.

9.Определить и записать центральную частоту фильтра.

10.Определить и записать ширину полосы пропускания.

11.Определить и записать нижнюю и верхнюю границы полосы пропуска-

ния.

12.Определить и записать минимальные потери в полосе пропускания.

13.Вернуться в раздел Маркеры и нажать Добавить маркер.

14.Нажать на значение частоты рядом с номером маркера и ввести частоту верхней границы полосы пропускания.

15.Подвинуть мышкой маркер так, чтобы определить значение частоты по уровню затухания минус 30 дБ выше полосы пропускания.

16.Добавить еще один Маркер и повторить шаг 15 для частоты ниже по-

лосы пропускания.

17. Добавить еще маркеры и определить частоты полюсов рабочего затуха-

ния S21 (полюса рабочего затухания – это экстремумы на графике, где

S21 стремиться к -∞).

18. С помощью маркеров определить минимальные уровни затухания в по-

лосе заграждения выше и ниже полосы пропускания.

30