带状微波滤波器的计算。方案、说明

带状微波滤波器的计算。无线电电子电气工程百科全书

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作者向读者介绍了他开发的用于计算窄带微波滤波器参数的计算机程序“BPF-PP”。

下面描述的“BPF-PP”程序使得计算耦合半波谐振器上的窄带滤波器成为可能。我希望开发微波设备的无线电爱好者能够对此感兴趣。该程序采用 GWBASIC 编程语言编写，可以轻松转换为任何版本的 BASIC，专为具有微带线技术 (MPL) 和电气滤波器先验知识的用户而设计。读者可以在技术文献中找到更多信息，文章末尾列出了这些信息的列表。

为了快速掌握该程序的使用技巧，让我们考虑一个具体的计算示例。在文本中，屏幕上显示的程序内容用引号表示。让我们假设初步计算或设计考虑表明需要创建一个带宽为 694 至 734 MHz 的二阶滤波器。让我们在双面箔玻璃纤维的基础上制作它。

启动程序后，监视器屏幕上将出现以下消息：

“指示滤波器类型：巴特沃斯（2-9 阶）- V；切比雪夫（3-9 阶）- T。

过滤顺序 (2-9)？”。

对于这个问题，在我们的示例中，我们将从键盘输入数字 2。接下来：

"过滤器类型-B

负载电阻，欧姆？五十

带宽限制，GHz：

最佳？ .734

降低？ .694

通带中心频率F0 = 0.7137186GHz"

根据要求

“箔厚度 t, mm?

基板厚度H，mm？

必须输入所用材料的尺寸（以毫米为单位）。假设箔片的厚度为 t = 0,05 mm，玻璃纤维基板的厚度为 H = 1,5 mm。

以及询问“介电常数 E？” 我们在示例中引入 E = 4,8。

随后，计算结果将出现在屏幕上：

" *********** 计算中 *****

粘合带宽度 W(0) =2.67 mm

间隙 S(0,1) = 0.14 毫米

四分之一波 - 52.15 毫米

连接条的宽度 W(1) = 3.17 mm

间隙 S(1,2) = 3.13 毫米

四分之一波 - 51.65 毫米

粘合带宽度 W(2) = 2.67 mm

间隙 S(2,3) = 0.14 毫米

四分之一波 - 52.15 mm"

根据计算结果，我们做出以下决定：在箔玻璃纤维板的一侧，放置两条宽度为 W (0)、长度为 5,215 cm 的箔条，间隙为 S (0,1)它们之间。我们将第二对连接的条带放在右侧板的同一侧，靠近第一对，第二对的上部条带应该是第一对下部条带的延续（见图），但是其宽度为 W(1)。第二对中的第二条长 5,165 厘米，放置在第一条下方，间隙为 S(1,2)。

微波带状滤波器的计算

第三对中第一个长 5,215 厘米、宽度为 W(2) 的条带延续第二对中的第二条。第三对中的第二条长 5,215 厘米，宽 W(2)，将位于第一条下方，间隙为 S(2,3)。板第二面上的箔保持坚固且完好无损。

因此，我们获得了一个由四个带状线组成的结构，这些带状线依次位于另一个带状线的下方，间隙为 S(0,1)、S(1,2)、S(2,3)，并且长度偏移了四分之一波。两个内部条带用作半波谐振器，两个外部条带用作与发电机和负载的四分之一波耦合元件。外部条带的最末端连接有匹配负载和发电机或线路，其波阻抗与滤波器的波阻抗相同。

关于该计划的几句话。第 80 到 240 行指令是一个滤波器参数表——二阶到九阶为巴特沃斯原型，三阶到九阶为切比雪夫原型，通带纹波为 0,28 dB，大多数情况下对于业余练习来说足够了。

（点击放大）

如果有必要，可以引入一个子程序来代替原型表，该子程序确定更高阶和具有其他非均匀性值的原型滤波器的系数。

需要说明的是，为了使实际结果与计算结果更好的趋同，需要首先测量所用板材的玻纤层压板的介电常数。为此，需要在另一块相同材料的板上制作任意长度的带状线，该带状线将用作半波谐振器。在其一端附近，同一条线与间隙平行放置（接近真实），但长度短 5 ... 10 倍。这条线将充当谐振器激励器。为此，将发电机连接到其一端，另一端加载预先选择的 50 欧姆电阻。

在谐振频率处，正好在谐振器的中间形成一个电压节点，该电压节点由探测器头固定。有效介电常数由以下表达式确定，其中 Fres - 谐振频率（MHz）； L 是谐振器的长度（以米为单位）。材料的介电常数e的值（用字母E输入程序）由以下公式获得

式中 h 为玻璃纤维的厚度，mm； W是谐振器条的宽度，mm。

为了使介电常数的测量更加可靠，应该选择相当大的谐振器长度 - 150...200 mm。在这种情况下，端部电容的存在只会引入很小的误差。在进行此类测量时，我通常选择激励线和谐振器之间的间隙宽度以及线和谐振器的宽度等于基板厚度的两倍。测量频率不超过 1 GHz。

文学

微电子微波器件（Vasiliev G.I. 编辑）。 - M.：高中，1986 年。
Mattei G. L.、Young L.、Jones E.M.T. 微波滤波器、匹配电路和通信电路。第 1 卷和第 2 卷。-M.：通讯，1972 年。
Fusco V. 微波电路。分析和计算机辅助设计。 - M.：无线电和通信，1990 年。
微波带状器件计算和设计手册（V. I. Volman 编辑）。 - M.：无线电和通信，1982 年。

作者：O.Soldatov，乌兹别克斯坦塔什干

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