Пример расчета фильтра сантиметрового диапазона

Исходные данные

Приемник спутникового телевизионного вещания принимает сигналы на частотах f=10.7…12.75 ГГц. В конверторе сигналы принимаемых частот преобразуются в промежуточные частоты.

В интервале частот f=10.7…11,7ГГц сигналы с помощью гетеродина с частотой f_г=9.75 ГГц преобразуются в промежуточные f_пр=0.95…1.95 ГГц, а в интервале частот f=11.7…12.75 ГГц происходит преобразование на частоты f_пр=1.1…2.15 ГГц с использованием гетеродина с частотой f_г=10.6 ГГц. В фильтре необходимо подавление зеркального канала, отстоящего от средней частоты диапазона на 2.2 ГГц.

Таким образом:

- полоса пропускания фильтра П_п=f_max–f_min=2.05 ГГц;

- полоса заграждения для зеркального канала П_з=4.4 ГГц;

- затухание (подавление зеркального канала) в полосе заграждения L_з=30 дБ;

- средняя частота полосы пропускания f₀= =11.7 ГГц;

- волновое сопротивление фильтра =50 Ом.

Расчет

1. Рассчитывается относительная полоса пропускания реального фильтра с запасом

.

2. Относительная полоса заграждения зеркального канала

Из таблицы 5.1 видно, что при рассчитанных значениях полосы пропускания П_п.р^% и заграждения П_з^%, обеспечить затухание 30 дБ возможно семизвенным фильтром, у которого относительная полоса пропускания П_п.р^%=20,9% по уровню L_п=3 дБ, а полоса заграждения П_з^%=31%. Этим значениям соответствует полоса пропускания идеального фильтра (без потерь) П_п.теор^%=20%, которая является исходным параметром для определения геометрических размеров резонаторов по таблице 5.2.

Затухание в полосе пропускания фильтра из-за потерь L₀=1.28 дБ, а коэф-
фициент передачи фильтра по мощности .

3. Для определения длины четвертьволнового отрезка области связи резонаторов находятся

– длина волны в свободном пространстве;

– относительная ширина микрополосковой линии резонаторов на поликоро-вой подложке ( =9.6) при =50 Ом;

– эффективная диэлектрическая проницаемость.

Тогда длина четвертьволнового отрезка линии на подложке

4. Относительная величина укорочения резонаторов по графику рисунка 5.3 при 1

.

Абсолютная величина укорочения при высоте подложки мм будет

Длины отрезков связи после укорочения

5. По таблице 5.2 определяются относительные геометрические размеры резонаторов при n=7 и П_п.теор^%=20%

; ; ; ;

; ; ; .

При высоте (толщине) подложки мм размеры ширины отрезков линий резонаторов и зазоров между ними будут:

= =0.82 мм; = =1.39 мм; = =1.49 мм; = =1.48 мм;

= =0.08 мм; = =0.37 мм; = =0.6 мм; = =0.63 мм.

Эскиз семизвенного фильтра в увеличенном масштабе (4.5:1) представлен на рисунке 6.1. Входная и выходная линии могут выполнять функции трансформаторов полных сопротивлений, если это необходимо для согласования с внешними цепями. На рисунке 6.1 длины входной и выходной линии взяты равными 2.175 мм, их ширина b₀ равна высоте подложки мм. Размеры фильтра:

Разместить фильтр можно на подложке размером 24×15 мм².

Рисунок 6.1