Расчет полосно-пропускающего фильтра
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
это уравнение, видим что постоянная времени цепи равна
.
таким образом время переключения будет составлять tпер=55?5,28=26,4 нс.
4. Расчёт ППФ диапазона 6.5-7.75 ГГц
.1 Расчет ППФ
.1.1 Постановка задачи
Рассчитать ППФ фильтр на встречных стержнях с короткозамкнутыми входным и выходным стержнями встречно-стержневой (также называемый встречно-гребневым фильтром).
.1.2 Исходные данные
волновое сопротивление тракта Ом;
граничные частоты, полосы пропускания
граничные частоты полос заграждения фильтра:
низкочастотной
высокочастотной
минимально-допустимое затухание в полосах заграждения:
В качестве материала подложки (в соответствии с принятым на предприятии стандартом) выбираем поликор со следующими характеристиками: диэлектрическая проницаемость среды , толщина подложки h=1мм и толщина металлизации микрополоска t=0.13мм;
Широко распространены два вида аппроксимирующих функций, удовлетворяющих условиям физической реализуемости: максимально-плоская и чебышевская.
Типовые частотные характеристики вносимого затухания фильтров с максимально-плоской и чебышевской характеристиками представлены на рисунке 4.1 а, б.
а - максимально-плоская характеристика б - чебышевская характеристика
Рисунок 4.1 - Типовые характеристики фильтров
В нашем случае чебышевская характеристика более приемлема чем максимально плоская, так как необходимый коэффициент прямоугольности обеспечивается меньшим числом резонаторов. Коэффициент прямоугольности рассчитывается по формуле:
(4.1)
При этом колебательный характер чебышевской характеристики не превышает максимально допустимый уровень затухания в полосе пропускания , а минимально допустимое затухание в полосах заграждения соответствует заданному.
.1.3 Расчёт ППФ фильтр на встречных стержнях с короткозамкнутыми входным и выходным стержнями
. По заданным граничным частотам определяем необходимое число резонаторов n-фильтра с чебышевской частотной характеристикой по формуле:
, (4.2)
где или ; .
Округлив значение из формулы 5.2 до ближайшего большего целого, получим число резонаторов n=7.
. По известному числу резонаторов n и заданному вносимому затуханию находим вспомогательные коэффициенты :
коэффициенты рассчитываются по формуле
(4.3)
. По известным коэффициентам вычисляем коэффициенты связи в i-ой секции связанных полосок по формуле
, (4.4)
где i=1,2,3,тАжтАжn+1. (4.5)
В результате расчётов получаем
.По известным величинам отношения вычисляют входное сопротивление i-ой секции связанных полосок по формуле
(4.6)
При
. По известны величинам и h определяем геометрическую ширину полоски W [мм] СВЧ тракта по формуле:
, (4.7)
где - эквивалентная ширина полоски [мм],
- расширение полоски [мм].
По графику, на рисунке 5.2 для(предполагая некоторое отклонение от на графике), при волновом сопротивлении , относительная эквивалентная ширина полоски , отсюда Wэ = 0,95*h=0,95*1=0,95 мм. По графику рисунке 4.3, при известном определим относительное расширение полоски , отсюда
?W = 0,15*h=0,15*1=0,15 мм.
По формуле 5.7 определим геометрическую ширину полоски.
= Wэ -?W = 0,95-0,15=0,8 мм.
Рисунок 4.2 - Графики зависимости волнового сопротивления от относительной ширины полоски
Рисунок 4.3 - График зависимости относительного расширения полоски от её относительной ширины
. По вычисленному коэффициенту связи и входному сопротивлению связанных резонаторов определяем ширину полосок резонаторов из зависимостей, представленных на рисунке 5.4 и зазоры из зависимостей, представленных на рисунке 5.5. Результаты вычислений, для наглядности сведены в таблице 5.1.
Рисунок 4.4 - Зависимость коэффициента связи между МПЛ от для различных и
Рисунок 4.5 - Зависимость коэффициента связи между МПЛ от дляразличныхи
Таблица 4.1 - Значения ширины полосок резонаторов и зазоров между ними.
№ резонатораВычисленные значенияЗначения из графиков рис 5.5, рис 5.6.Результаты вычислений при h=1ммi[мм][мм]10.48254.7980.650.60.650.620.19350.9970.880.650.880.6530.15250.6040.890.820.890.8240.14650.5550.90.850.90.8550.15250.6040.890.820.890.8260.19350.9970.880.650.880.6570.48254.7980.650.60.650.6
7. По выбранным значениям материала и толщины подложки h определим относительную фазовую скорость в i-ой секции связанных полосок шириной и зазором между ними.
Относительную фазовую скорость в области связи между линиями определяют по формуле:
, (4.8)
где и-относительные фазовые скорости четного и нечетного типов волн, соответственно, которые определяются выражениями
(4.9а)
(4.9б)
В (4.9 а, б), и- относительные диэлектрические проницаемости для волн четного и нечетного типов, соответственно.
Подставив (4.9) в (4.8), получим:
(4.10)
Определим и, для резонаторов с , выполненных на подложке с . Для упрощения расчётов целесообразно использовать графические зависимости рисунка 4.6, предварительно определив величину связи из выражения:
(4.11)
Рисунок 4.6 - Зависимость и от величины связи для различных.
Результаты вычислений по (4.11), по (4.10), а также значения иопредел