Государственный комитет РФ по высшему образованию
Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический
Университет им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ртэ
Компьютерное моделирование микроволнового фильтра нижних частот на основе микрополосковой линии
Студент группы 2211 Тимофеев Ю.В.
Санкт-Петербург
2004г.
Содержание
|
Содержание………………………………………………………………………………………………………………………… |
2 |
1 |
Цель работы……………………………………………………………………………………………………………………… |
3 |
2 |
Задание………………………………………………………………………………………………………………………………… |
3 |
3 |
Алгоритм моделирования………………………………………………………………………………………… |
4 |
4 |
Анализ результатов проектирования…………………………………………………………… |
5 |
5 |
Расчет и оценка потерь в фильтре……………………………………………………………… |
10 |
6 |
Расчет параметров микросборки……………………………………………………………………… |
10 |
7 |
Заключение………………………………………………………………………………………………………………………… |
10 |
8 |
Список литературы……………………………………………………………………………………………………… |
11 |
-
Цель работы
Целью работы является проектирование микроволнового фильтра нижних частот на основе микрополосковой линии (определение продольных и поперечных величин всех его элементов). Основной задачей будет нахождение наиболее оптимальной модели фильтра, удовлетворяющего заданным характеристикам (задача синтеза). Часть синтезируемых (рассчитываемых) параметров не может быть больше наперед заданных значений. В то же время, ряд искомых параметров может выбираться исходя из опыта или просто из соображений здравого смысла. В этом случае общее число искомых параметров уменьшается, что упрощает решение задачи. Накладываемые на параметры ограничения позволяют синтезировать устройство с оптимальными параметрами в соответствии со сформулированными критериями оптимальности, например: минимальными массогабаритными характеристиками, минимальной стоимостью и т.д., при условии, что физически реализованное устройство будет обеспечивать заданный выходной параметр с требуемой точностью. Таким образом, теоретическая задача синтеза на практике формулируется как задача оптимального проектирования.
-
Задание
Тип амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) входного сигнала: максимально плоская характеристика
9,5 |
9,8 |
2 |
30 |
75 |
Рис.1 Заданная АЧХ
Коэффициент прямоугольности заданной АЧХ:
(при и );
-
Алгоритм моделирования
В качестве основного инструмента используется оригинальная программа SILFIL.
На первом этапе проектирования рассчитывается число элементов фильтра и все характеристики () схемы-прототипа, реализующие заданную АЧХ. Схема-прототип – это замена реальной структуры ее эквивалентной схемой с сосредоточенными параметрами. Такая замена возможна, поскольку в продольно однородной микрополосковой линии (МПЛ) с неизменной по длине линии шириной полоска электромагнитное поле также однородно, т.е. пространственного разделения электрического и магнитного полей не происходит. Таким образом, каждый из отрезков МПЛ эквивалентен соответственно индуктивности или емкости схемы-прототипа . По этим параметрам можно осуществить преобразование с целью реализации в виде отрезков МПЛ с искомыми значениями и .
Рис.2 Фильтр-прототип
-
Сначала выбираются параметры подложки. Желательно выбрать диэлектрик с возможно более высоким значением , а высота подложки влияет на механическую прочность в процессе изготовления, сборки и эксплуатации фильтра. Также критерием параметров и является условие одноволнового режима, которое можно трактовать как .
-
Подбор ширины элементов фильтра и производится их подбором с учетом возможности реализации фильтра при уже рассчитанных параметров схемы-прототипа.
-
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 и , минимальный разброс длин элементов), минимальная стоимость (минимальные массогабаритные характеристики, в частности возможно меньшее число элементов и общая длина фильтра).
-
Расчет потерь в смоделированном фильтре
-
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-lt.