计算窄带微波滤波器的频率响应。方案、说明

窄带微波滤波器的频率响应计算。无线电电子电气工程百科全书

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2003年《Radio》杂志上发表了一篇关于如何使用BPF-PP计算机程序计算带状线微波滤波器的文章[1]。将其包含在计算程序专辑中的无线电爱好者可以用建议的块对其进行补充，该块与 BPF PP 程序一起不仅可以确定窄带滤波器设计元素的物理尺寸，还可以确定窄带滤波器的设计元素的物理尺寸。还可以分析其传输和反射系数的频率依赖性。

为了使计算结果具有更好的可读性，它们以图表的形式显示在监视器屏幕上，从而可以轻松评估需要对原始信息进行哪些更改。借助该程序获得的结果甚至可以在制造滤波器之前就为微带设计选择最佳材料，并将其正确“适合”到预期的设备中。

为了使程序运行，首先要做的就是在初始块BPF-PP中输入行号495，这将补充有关工件材料的信息。它看起来像这样：

495 INPUT "基板电介质的损耗角正切 tg*e ="; TGD：TGD=TGD/10000。

用于计算滤波器特性的附加块包含有关铜箔的信息，这对于绝大多数情况来说已经足够，但如果需要，可以进行更改。通常，参考文献给出了损耗角正切值，为了方便起见，该值被高估了 10000 倍，这也是第 495 行考虑的内容。

接下来，将 BPF-PP 程序和第 830 行的附加程序块“缝合”到单个单元中。建议更改“链接”程序的名称，例如更改为 BPF-PPGR，其中字母 GR 会提醒您它还将呈现图形材料。

现在，作为示例，让我们对两种不同的箔材料执行滤波器计算。

让我们输入过滤器参数（按照惯例，小数逗号被点替换）：

过滤顺序 <2-9>? 四
过滤器类型-？吨
负载电阻RN，欧姆？五十
带宽限制，GHz：
上？ 2.8
降低？ 2.4

接下来，程序在屏幕上显示带宽的中心频率：F0 = 2.592296 GHz。

第一种选择是在带有环氧树脂填料的箔玻璃纤维的基础上制成的：

箔厚度，t，mm？ 0.05
基板厚度 h, mm ?
介电常数 E? 4.8
衬底电介质的损耗角正切tg*e4=？ 250

该程序对带宽内的 XNUMX 个频率值以及频率响应的每个斜率上的 XNUMX 个值进行计算，并通过屏幕上的消息提供查看：

图表查看：Kn - 输入'1'；公里（日志）-'2'； Gvh-'Z'。

Kn 图显示电压增益的频率响应。它的外观与我们在使用具有线性特性的探测器头时在曲线字符屏幕上看到的一致。 Km 图是功率传输系数对频率的对数依赖性。最后一张图 - Gin - 显示滤波器输入的功率反射系数。如果通过反射计将滤波器连接到扫频发生器 (SWG)，则可以观察到类似的图像（如包络）。

如果程序的块“链接”正确，则如图 1 所示的图形。 3-XNUMX. 它们显示第一个选项 - 玻璃纤维的计算结果。

（点击放大）

对于过滤器的第二个版本——基于 FLAN 材料——我们介绍：

箔厚 t，mm? 0.05

基板厚度 h mm ? 2

介电常数 E? 3.8

衬底电介质的损耗角正切tg*e4=？ 12

作为计算的结果，我们得到了另外三个图表 - 图。 4-6。

两种选项的相应图表的比较清楚地表明，使用基于环氧树脂的箔玻璃纤维层压板会导致在此频率范围内效果不佳。在较高频率和较低带宽下，参数会更差。大信号衰减是由于滤波器谐振器的品质因数较低 - 低于 40 (Q<1/tg6)，这就是为什么使用这种材料构建具有令人满意的特性的滤波器需要大量工作。

拟议的程序给出了创建微波滤波器所需的最低限度。那些希望改进它的人可以创建一个块，用于更改逆变器 JY (k, k + 1) 的参数，例如，通过更改系数 A ( k)、A(k+1)等，以确定哪些更可接受。

您不应扩大滤波器响应分析的频率带宽，因为等效模型仅在通带和较小的相邻区域中成立。此外，该程序不应用于 5...6 GHz 以上的频率，因为微带谐振器的宽度与长度和由于边缘效应增加而产生的误差相称，这里以最简单的方式考虑这些因素。

交联程序 BPF-PPGR

文学

Soldatov O. 带状微波滤波器的计算。 - 广播，2003 年，第 6 期，第 29 页。 30、XNUMX。
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 .：Svyaz，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。
Hanzel G. 滤波器设计手册。 - M：苏联电台，1974 年。
微波带状器件计算和设计手册（由 Volman V.P. 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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