Устройства СВЧ и антенны



Кафедра радиотехники и
телекоммуникационных систем





КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:
«Антенные устройства сверхвысокой частоты»

тема работы:
«Расчет пятизвенного полосового фильтра с параллельно связанными микрополосковыми элементами».
















Мурманск
2014

1. Краткие сведения о фильтрах с параллельно связанными микрополосковыми резонаторами
Полосно-пропускающие фильтры спараллельно связанными микропо-лосковыми резонаторами состоят из полуволновых отрезков микрополосковых линий (резонаторов), разомкнутых на обоих концах и расположенных параллельно друг другу со сдвигом в четверть длины волны Λ0/4 (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1
Входной и выходной четвертьволновые резонаторы разомкнуты. Разомкнутые резонаторы технологически удобны в печатном исполнении и могут быть элементамимикрополосковых интегральных схем. Габариты таких фильтров наименьшие в классе планарных полосковых фильтров. Их применение по технологическим соображениям наиболее целесообразно в диапазоне сантиметровых волн.
К недостаткам таких фильтров относится сравнительно близкое расположение первой паразитной полосы пропускания в области частот в два раза большей центральной частоты основной полосыпропускания и быстрое возрастание потерь при узких полосах пропускания. Поэтому их применяют при относительных полосах пропускания более 2,5%.
Основные расчетные параметры таких фильтров, размещенных на полико-ровой подложке, табулированы для значений диэлектрической проницаемости подложки =9.6. Таблицы составлены на основе моделирования на ЭВМ с учетом потерь и влияния разности фазовых скоростей волн дляфильтров с чебышевскими АЧХ. Здесь они представлены таблицами 1.1 и 1.2. На рисунке 1.2 приведена чебышевская АЧХ для идеального 1 и реального фильтра с потерями 2.

Рисунок 1.2
Форма АЧХ определена следующими параметрами: f0 – средняя частота полосы пропускания; ƒп ,ƒ-п и ƒз , ƒ-з – граничные частоты теоретической полосы пропускания Пптеор. и полосы заграждения Пз; L0 – затухание в полосепропускания из-за диссипативных (тепловых) потерь; L0=10lg(1/Kр), где Kp=Pвых/Pвх – коэффициент передачи фильтра по мощности; Lп и Lз – затухание в полосе пропускания и в полосе заграждения; Lп=(Lп–L0) –неравномерность затухания в полосе пропускания; Lз=(Lз–L0) – эффективное затухание в полосе заграждения; Пптеор=(ƒп–ƒ-п) – полоса пропускания идеального фильтра (без потерь); Пп.р – полоса пропускания реальногофильтра (с учетом влияния потерь); П­з=(ƒз –ƒ-з) – полоса заграждения.
Таблица 1.1
Число
звеньев n
Пптеор, %
(Lп=0,1дБ)
Ппреал, %
(Lп=0,5дБ)
Ппреал, %
(Lп =3дБ)
L0, дБ
П­з, %
(Lз=30дБ)
П­з, %
(Lз=50дБ)




3
2.5
1.85
3.28
2.8
10
26

5.0
4.55
6.74
1.4
22
60

7.5
7.65
10.2
1.0
33
–

10.0
10.3
13.7
0.76
46
–

12.5
13.0
17.1
0.64
60
–

15.0
15.7
20.3
0.56
74
–

17.5
18.55
23.8
0.48
94
–

20.021.2
27.0
0.4
–
–
5
2.5
1.22
2.37
6.08
5
7

5.0
3.1
5.2
3.08
9
15

7.5
5.36
8.05
2.08
15
23

10.0
7.75
10.95
1.6
20
32

12.5
10.55
13.9
1.32
25
40

15.0
13.2
16.6
1.08
30
51

17.5
16.0
19.5
0.96
36
61

20.0
18.8
22.4
0.84
42
72


7


2.5
0.88
1.95
9.48
3
5

5.0
2.4
4.55
4.8
7
9

7.5
4.26
7.26
3.24
11
14

10.0
6.5
10.05
2.48
15
20

12.5
8.75
12.75
2.00
19
25

15.0
11.0
15.55
1.68
22
30

17.5
13.6
18.21.44
26
35

20.0
14.5
20.9
1.28
31
42
В таблице 1.1 приведены основные электрические параметры фильтров с чебышевской АЧХ при числе резонаторов (звеньев) n=3, 5 и 7. Во втором столбце таблицы даны относительные полосы пропускания Пптеор в процентах при Lп =0,1 дБ. Далее в 3 и 4 столбцах приводятся относительные полосы пропускания реальных фильтров с учетом потерь при неравномерности затухания Lп=0,5 дБ и 3 дБ. Затухание на средней частоте полосы пропус-кания L0, определяемое потерями, содержится в 5-ом столбце, а относительные полосы заграждения по уровню Lз =30 дБ и 50 дБ приведены в двух последних столбцах таблицы 1.1
Геометрические размеры резонаторов можно рассчитать при помощи таблицы 1.2. В ней приведены относительные размеры ширины отрезков связанных...