Calcul de la réponse en fréquence des filtres hyperfréquences à bande étroite. Schéma, description

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Calcul de la réponse en fréquence des filtres hyperfréquences à bande étroite. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Concepteur radioamateur

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Dans la revue "Radio" en 2003, un article [1] a été publié sur la façon de calculer un filtre micro-ondes à bande à l'aide du programme informatique BPF-PP. Les radioamateurs qui l'ont inclus dans leur album de programmes de calcul peuvent le compléter avec le bloc proposé, qui, avec le programme BPF PP, permettra non seulement de déterminer les dimensions physiques des éléments de conception d'un filtre à bande étroite, mais aussi pour analyser ses dépendances en fréquence des coefficients de transmission et de réflexion.

Pour une meilleure lisibilité des résultats des calculs, ils sont affichés sur l'écran du moniteur sous forme de graphiques, ce qui permet d'évaluer facilement les modifications à apporter aux informations d'origine. Les résultats obtenus avec ce programme permettent le meilleur choix de matériau pour la conception du microruban avant même la fabrication du filtre, ainsi que son "ajustement" correct dans l'appareil auquel il est destiné.

La première chose à faire pour que le programme fonctionne est d'entrer le numéro de ligne 495 dans le bloc initial BPF-PP, qui complétera les informations sur le matériau de la pièce. Il ressemble à ceci :

495 INPUT "Perte tangente du substrat diélectrique tg*e =" ; TGD:TGD=TGD/10000.

Un bloc supplémentaire pour le calcul des caractéristiques du filtre contient des informations sur la feuille de cuivre, ce qui est suffisant pour la grande majorité des cas, mais des modifications peuvent être apportées si nécessaire. En règle générale, dans la littérature de référence, la valeur de la tangente de perte est donnée, qui, par commodité, est surestimée de 10000 495 fois, ce que la ligne XNUMX prend en compte.

Ensuite, "cousez" le programme BPF-PP et le bloc de programme supplémentaire de la ligne 830 en une seule unité. Il est conseillé de changer le nom du programme "lié", par exemple, en BPF-PPGR, dans lequel les lettres GR vous rappelleront qu'il présentera également du matériel graphique.

Maintenant, à titre d'exemple, effectuons des calculs de filtre pour deux matériaux de feuille différents.

Introduisons les paramètres du filtre (les virgules décimales, comme d'habitude, sont remplacées par des points) :

Filtrer la commande <2-9> ? quatre
Type de filtre- ? T
Résistance de charge RN, Ohm ? cinquante
Limites de bande passante, GHz :
Plus haut ? 2.8
Plus bas ? 2.4

Ensuite, le programme affiche à l'écran la fréquence centrale de la bande passante : F0 = 2.592296 GHz.

La première option est faite sur la base d'une feuille de fibre de verre avec une charge de résine époxy:

Épaisseur de la feuille, t, mm ? 0.05
Epaisseur du support h, mm ?
Constante diélectrique E? 4.8
Tangente de perte du diélectrique du substrat tg*e4=? 250

Le programme effectue le calcul sur cinquante valeurs de fréquence qui se situent dans la bande passante, et sur vingt-cinq valeurs sur chaque pente de la réponse en fréquence, qu'il propose de visualiser par un message à l'écran :

Visualisation du graphique : Kn - entrez '1' ; km(log)-'2' ; Gvh-'Z'.

Le graphique Kn affiche la réponse en fréquence du coefficient de transfert de tension. Son aspect coïncide avec ce que nous avons l'habitude de voir sur l'écran du traceur de courbe lors de l'utilisation d'une tête de détection à caractéristique linéaire. Le tracé Km est un tracé logarithmique du rapport de transfert de puissance par rapport à la fréquence. Et le dernier graphique - Gvh - affiche le coefficient de réflexion de puissance à partir de l'entrée du filtre. Une image similaire (comme une enveloppe) peut être observée si le filtre est connecté à un générateur de fréquence de balayage (GFS) via un réflectomètre.

Si les blocs du programme sont "liés" correctement, les graphiques illustrés à la Fig. 1-3. Ils affichent les résultats du calcul pour la première option - pour la fibre de verre.

(cliquez pour agrandir)

Pour la deuxième version du filtre - basée sur le matériau FLAN - nous introduisons :

Épaisseur de la feuille t, mm ? 0.05

Épaisseur du support h mm ? 2

Constante diélectrique E? 3.8

Tangente de perte du diélectrique du substrat tg*e4=? 12

À la suite du calcul, nous obtenons trois autres graphiques - fig. 4-6.

La comparaison des graphiques correspondants des deux options montre clairement que l'utilisation de fibre de verre à base d'époxy conduit à de mauvais résultats dans cette région de fréquence. À une fréquence plus élevée et une bande passante plus petite, les performances seront encore pires. La grande atténuation du signal est due au faible facteur de qualité des résonateurs du filtre - inférieur à 40 (Q<1/tg6), c'est pourquoi la construction d'un filtre aux caractéristiques satisfaisantes sur ce matériau demandera beaucoup de travail.

Le programme proposé donne le minimum de ce qui est nécessaire pour créer un filtre hyperfréquence. Ceux qui souhaitent l'améliorer peuvent se voir proposer de créer un bloc qui prévoit de modifier les paramètres des onduleurs JY (k, k + 1), par exemple en modifiant les valeurs des coefficients A (k), A (k + 1), etc. afin de déterminer lesquels sont les plus acceptables.

Vous ne devez pas élargir la bande passante de l'analyse de la réponse du filtre, car le modèle équivalent n'est vrai que dans la bande passante et les petites zones environnantes. De plus, ce programme ne doit pas être utilisé pour des fréquences supérieures à 5...6 GHz, car la largeur des résonateurs microruban devient comparable à la longueur et les erreurs dues à l'augmentation de l'effet de bord, qui sont prises en compte ici de la manière la plus simple chemin.

Programme croisé BPF-PPGR

littérature

Soldatov O. Calcul des filtres micro-ondes à bande. - Radio, 2003, n° 6, p. 29, 30.
Dispositifs micro-ondes microélectroniques (sous la direction de G. I. Vasiliev). - M. : Lycée supérieur, 1986.
Mattei G. L., Young L., Jones E. M. T. Filtres hyperfréquences, circuits d'adaptation et circuits de communication, volumes 1 et 2. - M.: Svyaz, 1972.
Fusco V. Circuits hyperfréquences. Analyse et conception assistée par ordinateur. - M. : Radio et communication, 1990.
Hanzel G. Manuel de conception de filtres. - M : radio soviétique, 1974.
Manuel sur le calcul et la conception des dispositifs à bande micro-ondes (éd. Volman V.P.). - M. : Radio et communication, 1982.

Auteur : O.Soldatov, Tachkent, Ouzbékistan

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