Блок формирования сигналов вспомогательного гетеродина
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
отипа нижних частот (см. рис. 4.2) со следующими параметрами:
g0= g1= g2=тАж= gn= gn+1=1 (4.5 а)
?1=1 (4.5 б)
Следует отметить, что эти обозначения имеют следующий смысл:
gk, где k=1тАжn - индуктивность последовательной катушки или емкость параллельного конденсатора;
g0 - сопротивление генератора R0, если g1= C1, или проводимость генератора G0 , если g1= L1;
gn+1 - сопротивление нагрузки Rn+1, если gn= Cn, или проводимость нагрузки Gn+1, если gn= Ln.
Приведем несколько уравнений, помогающихпонять, как расiитывать фильтры.
Выражение для оценки влияния потерь рассеяния в прототипах нижних частот при =0:
, дБ, (4.6)
где dk= 1 /Qk ,
dk - параметр, именуемый, как коэффициент рассеяния,
Qk - добротности k-ых элементов, под которыми будем понимать добротности элементов фильтров нижних частот на частоте среза 1, определяемые выражениями:
Qk=1 * Lk/ Rk или Qk=1 * Сk/ Gk ,
где Rk - паразитное сопротивление катушки (индуктивности Lk);
Gk - паразитная проводимость конденсатора (емкости Сk).
Из выражения (4.5) следует, что для фильтров, которые расiитаны на основе элементов прототипа, потери в середине полосы приблизительно равны:
, (4.7)
где Qu - ненагруженная добротность резонаторов,
n - число реактивных элементов, порядок резонатора.
В данном случае величина практически равна величине в выражении (4.6), так как этот тип фильтра идеально согласован в середине полосы при отсутствии потерь и близок к согласованию при их наличии.
В выражении (4.7) величина представляет собой относительную ширину полосы пропускания, соответствующую полосе прототипа с граничной частотой 1.
Однако для задания рабочих требований полезнее в нашем случае взять относительную ширину полосы S .
В приближенном раiете затухания прототипов в полосе запирания ученый Кон дал удобную формулу для вычисления затухания фильтров нижних частот в полосе запирания. Но предполагается, что реактивные сопротивления последовательных индуктивностей значительно больше реактивных сопротивлений параллельных конденсаторов. Представленная с помощью системы обозначений для элементов фильтров-прототипов НЧ формула Кона имеет вид:
LA=20lg[(w)n(g1 g2 g3,тАж, gn)] - 10lg(4/ g0 gn+1) , дБ
где g0 g1 g2,тАж, gn+1 - значения элементов прототипа см.рис. 4.2.
w - частота в радианах, которая для получения высокой точности должна быть в несколько раз выше граничной частоты фильтра - прототипа.
Мы можем записать приближенную формулу, которая связывает и S:
S/? antilg [((LA)S+6,02 )/(20n)] (4.8)
Здесь (LA)S - измеряется в децибелах.
Если объединить выражения (4.7) и (4.8), то тогда мы можем получить приближенную формулу для раiета величины затухания в полосе пропускания:
(LA)0? {4,343 n antilg[((LA)S+6,02 )/(20n)]}/{ S Qu}, дБ (4.9)
На рис. 4.5 приведены графики для различных значений (LA)S. Величина SQu(LA)0 представлена в функции от числа резонаторов n. Таким образом, для данных значений относительной ширины полосы и ненагруженной добротности ордината кривой пропорциональна величине потерь в середине полосы. По этому графику можно легко определить оптимальное число резонаторов, необходимое для получения минимального затухания в полосе пропускания. Но вследствие допущенных приближений этот график можно использовать лишь при малых значениях n, так как далее характеристика отклоняется от истинного значения.
Рис. 4.5График для определения характеристик полосно-пропускающих фильтров
5. РЕАЛИЗАЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ СХЕМ ФИЛЬТРОВ СВЧ
.1 Вводная часть
В диапазоне СВЧ обычно фильтры строят из элементов с распределенными параметрами. Синтезировав эквивалентную схему фильтра, выполняют второй этап проектирования - реализуют данную схему. Так сделано и в данной работе.
Существуют различные модели построения полосовых фильтров на СВЧ: шпилечный, встречно-штыревой, гребенчатый, на парах параллельных полуволновых резонаторах и другие.
Фильтры моделировались на микрополосковых линиях, потому что они имеют меньшие габариты и массу, чем волноводные и коаксиальные фильтры, позволяют использовать при их изготовлении современную технику печатных схем, их удобно монтировать и комбинировать, а также имеют относительно низкую стоимость. Но у таких фильтров есть и ряд недостатков: не очень хорошие характеристики, добротность (150-260) ниже, чем у волноводных (11000-14000) и коаксиальных (1500-3000) резонаторов. Если сравнивать параметры передающих линий в СВЧ - диапазоне, то можно заметить, что по мере уменьшения габаритов линий погонные потери в них растут, а добротность стремительно уменьшается. Но недостаток полосковых систем СВЧ не мешает их внедрению и использованию, тем более что на сегодняшний день элементы на полосковых линиях составляют преобладающую часть элементной базы СВЧ.
.2 Раiет фильтра
В техническом задании нам задан уровень затухания в полосе запирания для фильтра. Для того, чтобы смоделировать полосовой фильтр максимально близким к желаемому, нам требуется найти затухание в полосе пропускания. Воспользуемся приближениями, которые были описаны в пункте 4.3.
) Построим идеальную АЧХ фильтра (рис. 5.1), к которой мы хотим максимально приблизить АЧХ нашего смоделированного фильтра.
Рис. 5.1Идеальная характеристика передачи фильтра
) Расiитаем центральную частоту:
f0=(3050+2950)/2=3000 МГц
) Найдем относительную ширину полосы про?/p>