협대역 마이크로파 필터의 주파수 응답 계산. 계획, 설명

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협대역 마이크로파 필터의 주파수 응답 계산. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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2003년 "라디오" 저널에 BPF-PP 컴퓨터 프로그램을 사용하여 스트립 마이크로웨이브 필터를 계산하는 방법에 대한 기사[1]가 게재되었습니다. 계산 프로그램 앨범에 포함시킨 라디오 아마추어는 BPF PP 프로그램과 함께 협대역 필터의 설계 요소의 물리적 치수를 결정할 수 있을 뿐만 아니라 제안된 블록으로 이를 보완할 수 있습니다. 또한 전송 및 반사 계수의 주파수 종속성을 분석합니다.

계산 결과의 가독성을 높이기 위해 모니터 화면에 그래프 형태로 표시되어 원래 정보에 어떤 변경이 필요한지 쉽게 평가할 수 있습니다. 이 프로그램으로 얻은 결과를 통해 필터가 제조되기 전에도 마이크로스트립 설계를 위한 최상의 재료를 선택할 수 있을 뿐만 아니라 의도한 장치에 올바르게 "적합"할 수 있습니다.

프로그램이 작동하기 위해 가장 먼저 해야 할 일은 초기 블록 BPF-PP에 라인 번호 495를 입력하는 것입니다. 그러면 공작물의 재료에 대한 정보가 추가됩니다. 다음과 같이 보입니다.

495 INPUT "기판 유전체의 손실 탄젠트 tg*e ="; TGD:TGD=TGD/10000.

필터 특성을 계산하기 위한 추가 블록에는 대부분의 경우에 충분하지만 필요한 경우 변경할 수 있는 동박에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 일반적으로 참조 문헌에는 손실 탄젠트 값이 제공되며 편의상 10000 행이 고려한 495 배로 과대 평가됩니다.

다음으로, BPF-PP 프로그램과 라인 830의 추가 프로그램 블록을 단일 유닛으로 "꿰매십시오". 예를 들어 "연결된"프로그램의 이름을 BPF-PPGR로 변경하는 것이 좋습니다. 여기서 GR 문자는 그래픽 자료도 제공한다는 것을 상기시켜줍니다.

이제 예를 들어 두 가지 호일 재료에 대한 필터 계산을 수행해 보겠습니다.

필터 매개변수를 소개하겠습니다(일반적으로 소수점 쉼표는 점으로 대체됨).

필터 순서 <2-9>? 네
필터 종류-? 티
부하 저항 RN, 옴? 오십
대역폭 제한, GHz:
어퍼? 2.8
낮추다 ? 2.4

다음으로 프로그램은 대역폭의 중심 주파수인 F0 = 2.592296GHz를 화면에 표시합니다.

첫 번째 옵션은 에폭시 수지 필러가 있는 호일 유리 섬유를 기반으로 합니다.

포일 두께, t, mm? 0.05
기판 두께 h, mm ?
유전 상수 E? 4.8
기판 유전체의 손실 탄젠트 tg*e4=? 250

이 프로그램은 대역폭 내에 있는 XNUMX개의 주파수 값과 주파수 응답의 각 기울기에서 XNUMX개의 값에 대해 계산을 수행하며 화면에서 메시지로 볼 수 있도록 제공합니다.

차트 보기: Kn - '1'을 입력하십시오. km(로그)-'2'; Gvh-'Z'.

Kn 그래프는 전압 전달 계수의 주파수 응답을 표시합니다. 그 모양은 선형 특성을 가진 검출기 헤드를 사용할 때 커브 트레이서 화면에서 보던 것과 일치합니다. Km 플롯은 전력 전달 비율 대 주파수의 대수 플롯입니다. 그리고 마지막 그래프인 Gvh는 필터 입력으로부터의 전력 반사 계수를 표시합니다. 필터가 반사계를 통해 스위핑 주파수 생성기(GFS)에 연결되면 유사한 이미지(엔벨로프)를 관찰할 수 있습니다.

프로그램의 블록이 올바르게 "연결"되어 있으면 그림에 표시된 그래프가 나타납니다. 1-3. 유리 섬유에 대한 첫 번째 옵션에 대한 계산 결과가 표시됩니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

FLAN 재료를 기반으로 한 두 번째 버전의 필터에 대해 다음을 소개합니다.

포일 두께 t, mm? 0.05

기판 두께 h mm ? 2

유전 상수 E? 3.8

기판 유전체의 손실 탄젠트 tg*e4=? 12

계산 결과 세 개의 그래프가 더 나옵니다. 4-6.

두 옵션의 해당 그래프를 비교하면 에폭시 기반 호일 유리 섬유를 사용하면 이 주파수 영역에서 좋지 않은 결과가 나온다는 것을 분명히 알 수 있습니다. 더 높은 주파수와 더 작은 대역폭에서는 성능이 훨씬 더 나빠집니다. 신호의 큰 감쇠는 필터 공진기의 품질 계수가 40 미만(Q<1/tg6) 미만이기 때문에 이 재료에 만족스러운 특성을 가진 필터를 구성하려면 많은 작업이 필요합니다.

제안된 프로그램은 극초단파 필터를 만드는 데 필요한 최소한의 것을 제공합니다. 이를 개선하고자 하는 사용자는 예를 들어 계수 A의 값을 변경하여 인버터 JY(k, k + 1)의 매개변수를 변경할 수 있는 블록을 만들 수 있습니다. (k), A(k + 1) 등을 사용하여 어느 것이 더 수용 가능한지 결정합니다.

등가 모델은 통과대역과 작은 주변 영역에서만 참이므로 필터 응답 분석의 대역폭을 넓히면 안 됩니다. 또한 이 프로그램은 5...6GHz보다 높은 주파수에 사용해서는 안 됩니다. 마이크로스트립 공진기의 너비가 길이와 비슷해지기 때문입니다. 방법.

가교 프로그램 BPF-PPGR

문학

Soldatov O. 스트립 마이크로파 필터 계산. - 라디오, 2003, No. 6, p. 29, 30.
마이크로전자 마이크로파 장치(G. I. Vasiliev 편집자). - M.: 고등학교, 1986년.
Mattei G. L., Young L., Jones E. M. T. 마이크로파 필터, 정합 회로 및 통신 회로, 1권 및 2권 - M .: Svyaz, 1972.
Fusco V. 마이크로파 회로. 분석 및 컴퓨터 지원 설계. - M.: 라디오 및 통신, 1990.
Hanzel G. 필터 설계 핸드북. - 남: 소련 라디오, 1974.
마이크로웨이브 스트립 장치의 계산 및 설계에 관한 핸드북(ed. Volman V.P.). - M.: 라디오 및 통신, 1982.

저자: O.Soldatov, 타슈켄트, 우즈베키스탄

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К
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