1. Исходные данные.
fП– граничная частота полосы пропускания;
fЗ– граничная частота полосы заграждения;
АП– ослабление амплитуды сигнала в полосе пропускания;
АЗ– ослабление амплитуды сигнала в полосе заграждения;
Z0– волновое сопротивление подводящей линии.
|
fП, ГГц |
fЗ, ГГц |
АП, дБ |
АЗ, дБ |
Z0, Ом |
|
6 |
6,3 |
2,5 |
27 |
75 |
2. Основные параметры и характеристики микрополосковой линии (мпл).
1). h– высота подложки;
2).W– ширина полоска;
3). εre– эффективная диэлектрическая проницаемость МПЛ;
4). Z– волновое сопротивление;
5). W’– конечная толщина полоска;
6). δ– глубина скин-слоя
7). t– толщина полоска;
3. Основные этапы проектирования фильтра нижних частот (фнч) на мпл.
1. Вводятся исходные данные – тип характеристики; границы полосы пропускания и полосы заграждения; затухание в полосе заграждения и полосе пропускания; волновое сопротивление подводящей линии.
2. Выбирается материал подложки. Желательно использовать диэлектрик с большим значениемεr, но начнем с малого, в процессе проектирование будем это значение увеличивать, варьирую материалы.
Также выбирается высота hподложки, от которой напрямую зависит механическая прочность фильтра. Чем больше высота, тем выше прочность.
Еще одним важным критерием является условие одноволнового режима работы фильтра, которое влияет на выбор параметров εrиh.
3. Подбирается ширина высокоомного и низкоомного элементов, основываясь на возможности их технической реализации.
4. Полученные варианты фильтров анализируются с точки зрения технологичности их выполнения (возможно большие размеры высокоомного и низкоомного элементов, и минимальный разброс длин этих элементов), максимальная прочность конструкции и минимальная стоимость (в частности, минимальное количество элементов и минимальная общая длина фильтра).
5. Производится расчет потерь в получившемся фильтре.
6. Производится чертеж микросборки законченного микроволнового узла, содержащего спроектированный фильтр.
4. Протоколы проектирования фнч.
4.1 Протокол проектирования фильтра на фторопласте
Параметры наиболее просто реализующейся схемы фильтра выглядят следующим образом:
Тип АЧХ ................................... : РПХ
Граничная частота полосы пропускания, (ГГц) : 6.00
Граничная частота полосы заграждения, (ГГц) : 6.30
Затухание в полосе пропускания, (дБ) ...... : 1.00
Затухание в полосе заграждения, (дБ) ...... : 27.00
Волновое сопрот. подводящих полосков, (Ом) : 50.0
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ :
Относит. диэл. проницаемость подложки ..... : 2.00
Высота подложки, (мм) ..................... : 1.00
Количество элементов фильтра .............. : 15
Волнов. сопрот. высокоомного элемента, (Ом) : 176.1
Волнов. сопрот. низкоомного элемента, (Ом) : 23.3
ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
Ширина подводящих полосков, (мм) ........ : 3.337
Ширина высокоомного элемента, (мм) ........ : 0.200
Ширина низкоомного элемента, (мм) ........ : 9.000
ДЛИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРА :
1 - 4.17 мм 2 - 1.08 мм 3 - 6.67 мм 4 - 1.12 мм
5 - 6.93 мм 6 - 1.13 мм 7 - 6.98 мм 8 - 1.13 мм
9 - 6.98 мм 10 - 1.13 мм 11 - 6.93 мм 12 - 1.12 мм
13 - 6.67 мм 14 - 1.08 мм 15 - 4.17 мм
Суммарная длина элементов фильтра, (мм) ... : 57.297
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В ФИЛЬТРЕ :
Тангенс угла диэл. потерь подложки, ..... : 0.0003
Обьемная проводимость полоска,(1/(Ом*М))... : 5.80*10E7
Толщина полоска, (мм) ..................... : 0.100
На частоте 6 ГГц общие потери 0.606 дБ, из них
в полоске фильтра, (дБ) ........... : 0.1240
в подложке фильтра, (дБ) ........... : 0.0112
на излучение, (дБ) ........... : 0.4702
Данный фильтр обладает некоторыми недостатками. Один из наиболее важных – диэлектрическая проницаемость подложки имеет довольно низкое значение, что скажется на высокой величине потерь в фильтре (см. график выходной АЧХ).
Величина потерь также зависит от частот. В качестве недостатка стоит отметить также довольно большую суммарную длину фильтра. Однако, этот фильтр прост в реализации, имеет толстую подложку и широкие низкоомные и высокоомные элементы, что делает фильтр более прочным. Изменены параметры затухания в полосе пропускания.
