Электрическую схему фильтра для изготовления представим в виде

 

 

 

Пример 1.2.

 

Рассчитать фильтр сосредоточенной селекции (избирательности) УПЧ. Фильтр должен иметь следующие характеристики:

1. Полосу пропускания 2 f=10МГц;

2. Избирательность по соседнему каналу приема S _ск=50 дБ;

3. Соседний канал отстроен от промежуточной частоты приемника на 10 МГц.

4. Нагрузками фильтра служат выходное сопротивление усилительного каскада УПЧ равное 200 кОм и входное сопротивление следующего каскада равное 200Ом.

5. Номинал промежуточной частоты приемника f_пч=80 МГц.

6. Выходная ёмкость усилительного каскада С _вых=2 пФ, входная ёмкость следующего каскада (нагрузки) С _вх=5 пФ. Потери фильтра в полосе пропускания должны быть минимальны.

 

 

Расчет ФСС.

1. Ввиду высоких требований к избирательности фильтра, (п.2, п.3) целесообразно выбрать фильтр с чебышевской характеристикой затухания.

2. Определим нормированную частоту.

В соответствии с п.1-п.3 и п.5 задания: 2 МГц; f ₀ = f _пч=80 МГц; f _н=90 МГц; f _–н=70 МГц. Отсюда по формуле (1.6) находим:

3. Пересчитаем заданное ослабление S_ск в неперы, считая, что 1дБ=0,115неп.; неп

4. Считая допустимую неравномерность затухания в пределах полосы пропускания не более 0,1неп(0,8дБ) по графику рис.1.5 определяем класс фильтра n=6.

5. В соответствии с п.6 задания целесообразно выбрать схему прототипа рис.1.3а

 

 

6. Согласно п.4 задания нагрузка фильтра на клеммах 2-2 R₂=200Ом. Вход фильтра (клеммы 1-1) нагружен на большее сопротивление 200кОм, поэтому можно считать r₁= , и параметры фильтра-прототипа находить из таблицы 1.10.

Выбираем катушки индуктивности с добротностью Q=100

₁=0,48; ₂=2,87; ₃=1,85; ₄=2,6; ₅=1,6; ₆=1,62

0,25неп

7. Пользуясь формулами таблицы 1.13 переходим от элементов прототипа _n к элементам фильтра

пФ; мкГн; 1/Ом;

мкГн; пФ; Ом;

пФ; мкГн; 1/Ом;

мкГн; пФ; Ом;

пФ; мкГн; 1/Ом;

мкГн; пФ; Ом

Электрическая схема фильтра без учета потерь в элементах имеет вид

 

Величина потерь в полосе пропускания фильтра: 0,25неп=2,17дБ

Ввиду того, что нормальный ряд емкостей не содержит конденсаторов менее 1пФ, при изготовлении фильтра следует реализовать емкости С₂, С₄, С₆ на конденсаторах С₂=С₄=С₆=1пФ с последующей подстройкой контуров фильтра. Необходимо учесть также, что С₁=С_вых+С₁^’, т.е. конденсатор С₁^’ = С₁ - С_вых = 38 пФ – 2 пФ = 36 пФ.

Глава2.

Фильтры СВЧ.

Общие сведения.

В последние годы при рассмотрении СВЧ устройств все чаще стал использоваться аппарат теории цепей как более наглядный и удобный в отличии от ранее господствовавших в технике СВЧ методов электродинамики. Отправным пунктом при построении методов расчета является фильтр прототип. В качестве последнего используется чаще всего фильтр нижних частот на сосредоточенных параметрах.

Аналогично индуктивно-емкостным фильтрам диапазона умеренных частот для апроксимации характеристик затухания фильтров СВЧ используется баттервортовская и чебышевская характеристики рис.1.1 и рис.1.2. Возможные варианты схемы фильтра прототипа рассмотрены далее.

Как известно, на СВЧ в качестве резонаторов используются цепи с распределенными параметрами, а именно, отрезки длинных линий. В диапазоне частот от 300 МГц до 4 ГГц применяются фильтры состоящие из отрезков коаксиальных, полосковых и микрополосковых линий передач.

Ниже рассматривается расчет только полосно-пропускающих фильтров СВЧ, построенных на указанных линиях передач.

Подобные фильтры структурно представляют собой цепочку резонаторов с реактивной проводимостью В_i(), связанных между собой инверторами проводимости J_i,i+1 рис.2.1.

 

 

 

Рис.2.1

 

В этой главе дан расчет некоторых наиболее широко распространенных полосовых фильтров СВЧ по методике [2,3,4].