ストリップマイクロ波フィルターの計算。スキーム、説明

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ストリップマイクロ波フィルターの計算。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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著者は、狭帯域マイクロ波フィルタのパラメータを計算するために彼が開発したコンピュータプログラム「BPF-PP」を読者に紹介します。

以下で説明する「BPF-PP」プログラムを使用すると、結合された半波長共振器の狭帯域フィルターを計算できます。マイクロ波装置を開発しているアマチュア無線家の興味を引くことを願っています。このプログラムは GWBASIC プログラミング言語で書かれており、どのバージョンの BASIC にも簡単に変換でき、マイクロストリップラインテクノロジ (MPL) と電気フィルタの予備知識を持つユーザー向けに設計されています。読者は技術文献で追加情報を見つけることができ、そのリストは記事の最後に示されています。

プログラムの使用スキルをすぐに習得するために、具体的な計算例を考えてみましょう。本文中では、画面に表示されるプログラムの内容を「」で囲んで示しています。予備計算または設計上の検討により、帯域幅 694 ～ 734 MHz の XNUMX 次フィルターを作成する必要があることが判明したと仮定します。両面フォイルグラスファイバーをベースに作ってみましょう。

プログラムを起動すると、モニター画面に次のメッセージが表示されます。

「フィルターのタイプは次のように示されます: Butterworth (2-9 次数) - V; Chebyshev (3-9 次数) - T.

フィルタの順序（2-9）？」

この質問では、この例では、キーボードから数字の2を入力します。

「フィルタータイプ-B

負荷抵抗、オーム？ 50

帯域幅制限、GHz：

アッパー？ .734

低い？ .694

通過帯域中心周波数 F0 = 0.7137186 GHz"

要求に応じて

「箔の厚さt、mm？

基板の厚さ H、mm?

使用する材料の寸法をミリメートル単位で入力する必要があります。フォイルの厚さが t = 0,05 mm、グラスファイバー基板が H = 1,5 mm であるとします。

「誘電率 E?」という質問に対して例として E = 4,8 を導入します。

これに続いて、計算結果が画面に表示されます。

"***********進行中の計算**********

接着ストリップの幅 W(0) =2.67 mm

クリアランスS（0,1）= 0.14 mm

四分の一波-52.15mm

バインドされたストリップの幅W（1）= 3.17 mm

クリアランスS（1,2）= 3.13 mm

四分の一波-51.65mm

接着ストリップ幅W（2）= 2.67 mm

クリアランスS（2,3）= 0.14 mm

四分の一波-52.15mm "

計算の結果に基づいて、次の決定を行います。グラスファイバー箔のプレートの片側に、幅 W (0)、長さ 5,215 cm の 0,1 つの箔のストリップをギャップ S (1) で配置します。それらの間の。接続されたストリップの 5,165 番目のペアを、最初のペアに近い右側のプレートの同じ側に配置します。1,2 番目のペアの上部ストリップは、最初のペアの下部ストリップの継続である必要があります (図を参照)。独自の幅 W(XNUMX) を持ちます。 XNUMX 番目のペアの XNUMX 番目のストリップは、長さ XNUMX cm で、最初のストリップの下にギャップ S(XNUMX) をあけて配置されます。

マイクロ波ストリップフィルターの計算

幅 W(5,215) の 2 番目のペアの長さ 5,215 cm の最初のストリップは、2 番目のペアの 2,3 番目のストリップに続きます。 XNUMX 番目のペアの XNUMX 番目のストリップは、長さ XNUMX cm、幅 W(XNUMX) で、最初のストリップの下にギャップ S(XNUMX) をあけて配置されます。プレートの第 XNUMX 面のホイルはしっかりと無傷のまま残されます。

したがって、ギャップ S(0,1)、S(1,2)、S(2,3) で上下に配置され、長さが XNUMX 分の XNUMX 波長だけシフトされた XNUMX 本のストリップラインの構造が得られます。内側の XNUMX つのストリップは半波長共振器として機能し、外側の XNUMX つのストリップは発電機および負荷との XNUMX/XNUMX 波長結合要素として機能します。外側のストリップの両端には、フィルタの波動インピーダンスと同じ波動インピーダンスを有する、整合負荷および発電機または線路が接続されます。

プログラムについて一言。 80 番目から 240 番目までのコマンドラインはフィルターパラメーターを含むテーブルです。0,28 次から XNUMX 次まではバターワースのプロトタイプ、XNUMX 次から XNUMX 次まではチェビシェフのプロトタイプで、通過帯域リップルは XNUMX dB で、アマチュアの練習にはほとんどの場合十分です。

（クリックして拡大）

必要に応じて、プロトタイプのテーブルの代わりに、高次のプロトタイプフィルターの係数と他の不均一性値を決定するサブルーチンを導入できます。

実際の結果を計算結果とよりよく収束させるためには、使用するプレートのガラス繊維積層体の誘電率を最初に測定する必要があることに注意してください。これを行うには、同じ材料の別のプレート上に任意の長さのストリップラインを作成する必要があります。これは半波長共振器として機能します。その端の 5 つ近くに、同じ線が隙間をあけて (実際に近い) 平行に配置されていますが、長さは 10 ～ 50 分の XNUMX です。このラインは共振器励振器として機能します。これを行うには、発電機をその一方の端に接続し、もう一方の端には事前に選択した XNUMX オームの抵抗を負荷します。

共振周波数では、共振器のちょうど中央に電圧ノードが形成され、検出器ヘッドによって固定されます。実効誘電率は次の式から求められます。ここで、Fres - 共振周波数 (MHz)。 L は共振器の長さ (メートル) です。材料の誘電率 e の値 (プログラムに文字 E を入力) は、次の式から取得されます。

ここで、hはグラスファイバーの厚さmmです。 Wは共振器ストリップの幅mmです。

誘電率の測定の信頼性を高めるには、150 ～ 200 mm のかなり長い共振器長を選択する必要があります。この場合、端部容量の存在によって引き起こされる誤差はわずかです。このような測定を行うとき、私は通常、励起線路と共振器の間のギャップの幅、および線路と共振器の幅が基板の厚さの 1 倍に等しくなるように選択します。測定は XNUMX GHz 以下の周波数で実行されます。

文学

マイクロ電子マイクロ波装置 (G. I. Vasiliev の編集下)。 - M.: 高校、1986 年。
Mattei G.L.、Young L.、Jones E.M.T. マイクロ波フィルター、整合回路、通信回路。第 1 巻と第 2 巻。 - M .: コミュニケーション、1972 年。
ファスコ V. マイクロ波回路。分析とコンピューター支援設計。 - M.: ラジオと通信、1990 年。
マイクロ波ストリップデバイスの計算と設計に関するハンドブック (V. I. Volman 編集)。 - M.: ラジオと通信、1982 年。

著者：O.Soldatov、タシケント、ウズベキスタン

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