Кондратенко А В, Шевляков М Л НПФ Микран м Томськ, Вершиніна, д47, 634034, Росія Тел: +7 (3822) 413403, e-mail: alkon@micranru

Анотація – Розглянуто методику проектування полоснопропускающіх фільтрів НВЧ та оптимізації їх конструктивних параметрів з метою досягнення необхідних технологічних і масогабаритних показників Наведено конструкції розроблених фільтрів

I                                       Введення

в даний час частотно-селективні пристрої (фільтри, мультіллексери) є невідємною складовою частиною будь-якої системи звязку При цьому у звязку зі зростанням складності нових систем вимоги до електричних, ексллуатаціонним характеристикам, а також масогабаритним локазателям пристроїв частотної селекції лостоянно посилюються Відповідно ускладнюється лроцесс розробки, виникають різні труднощі лрі іслользованіі традиційних лодходов до лроектірованію [1, 2]

У доповіді розглядається методика лроектіро-вання лолоснолролускающіх фільтрів (ППФ) НВЧ і олтімізаціі їх конструктивних лараметров з метою досягнення технологічних і масогабаритних ло-казателей, задовольняють лоставленним вимогам

II                              Основна частина

На лрактіке часто зустрічаються ситуації, коли поряд з вимогами до характеристик загасання і відображення висуваються жорсткі вимоги до технологічності виготовлення та (або) габаритних розмірах фільтрів При цьому лріходіться лрібегать до іслользованію «нестандартних» конструкцій (толо-логій), якi характеризуються наявністю дололнітельних неоднорідностей В якості таких неоднорідностей можуть вистулать різні діафрагми, іслользуе-мі в якості елементів звязку резонаторів, лово-роти і вигини толологіі лолоскових фільтрів, а також нелостоянность хвильового солротівленія резонаторів ло всій їх довжині Очевидно, що лрімені-тельно до розрахунку фільтрів з лодобнимі конструктивними особливостями класичні методи розрахунку будуть володіти низькою точністю, лоскольку не враховуються різні «дололнітельние» неоднорідності і ларазітние звязку Рішенням даної лроблеми може бути корекція значень геометричних розмірів, лолученних на початковому Етал розрахунку фільтра, з ломощью електродинамічного моделювання конструкції

Іслользованіе «нестандартних» конструкцій фільтрів для задоволення вимогам технологічності виготовлення та мінімізації габаритних розмірів лріводіт до того, що втрачається однозначність лерехода від еквівалентної схеми, що володіє необхідними електричними характеристиками до конструктивної реалізації У такому випадку лрі електродинамічному моделюванні необхідно коригувати, як лравіло, всю конструкцію (то- лологію) Очевидно, що трудомісткість і тимчасові витрати на вирішення цієї задачі зростають із збільшенням лорядка фільтра, лоскольку збільшується кількість варійованих леременних в моделі При цьому знижується стелень контролю впливу кожного з лараметров окремо на результуючі електричні характеристики фільтра, що в свою чергу лріводіт до збільшення надлишкових ітерацій розрахунку

Виняток лодобних неолределенностей моделювання можливо лрі здійсненні лерехода від комллексной налаштування всіх елементів ППФ до ло-отже розгляду кожного резонатора окремо і його звязку з лредидущім Такий лод-хід лозволяет скоротити кількість одночасно варійованих лараметров до мінімуму (як лравіло, до двох або трьох лараметров) Однією з реалізацій даного лодхода є оцінка характеристик загасання і відображення фільтра непрямим лутем ло характеристиці груллового часу затримки (ГВЗ) відбитого сигналу Для ППФ з лолосой лролуска-ня (ПП) ωι .. ω2ΓΒ3 відбитого сигналу може бути знайдено через значення елементів еквівалентної схеми або значення елементів фільтра-лрототіла (gi . g ) [3] Для лоследнего випадку можна залісать такий вираз:

де ζο (5 “(®)) – фазова характеристика відбитого сигналу фільтра-лрототіла й) ^ – частота для фільтра-лрототіла й) – центральна частота ПП

ω ^ – нижня гранична частота ПП ї> 2 – верхня гранична частота ПП

Знаючи значення елементів фільтра-лрототіла, можна олределіть значення ГВЗ на центральній частоті Τίΐι (ωο) для вхідного резонатора лрі умови короткого замикання (КЗ) або холостого ходу (XX) в деякому перерізі фільтра, що знаходяться Лосли резонатора У даному випадку схема фільтра-лрототіла вироджується в схему, що містить тільки лервий елемент gi На наступному Етал олределя-ється значення Td2 (wo) для двох лоследовательних резонаторів лрі умови КЗ або XX в перетині фільтра Лосли другого резонатора Відповідна схема лрототіла вже буде включати два елементи gi, ДГ Дана лроцедура ловторяется для необхідної кількості резонаторів

Моделюючи режим КЗ або XX в лрограмме електродинамічного аналізу, можна досить швидко лроізводіть корекцію геометричних розмірів конструкції фільтра, що включає в себе різні неоднорідності в вигляді діафрагм, вигинів, ло-коміром толологіі і т д У даному випадку умовами відповідності характеристик загасання і відображення потрібним (олределяемим фільтром-лрототі-пом) будуть симетричність характеристик ГВЗ для кожної сукупності резонаторів щодо центральної частоти настроювання фільтра ωοπ рівність значень ГВЗ на центральній частоті потрібним величинам {Τ ^ ιι (ωο), Td2 (ωo) .. Td1n (ωo)}

Як приклад застосування даної методики проектування наведемо кілька фільтрів, реалізованих в різних частотних діапазонах

На рис 1 представлена ​​модель конструкції гребенчатого ППФ на коаксіальних резонаторах з перемінним хвильовим опором

Рис 1 Модель конструкції гребенчатого ППФ Fig 1 Combline filter model

Подібне конструктивне рішення дозволяє відмовитися від фрезерованих порожнин складної форми, що в свою чергу суттєво здешевлює виріб Як канал використовується круглий отвір, в якому за допомогою нескладної оснастки монтуються резонатори, а так само заживлюємо ланцюга Після складання пристрою технологічні отвори по торцях корпусу закриваються кришками

На рис 2 представлена ​​конструкція гребенчатого ППФ, реалізованого на основі коаксіальних резонаторів квадратного перетину

Puc 2 Конструкція гребенчатого ППФ на коаксіальних резонаторах

Fig 2 Combline filter realized using coaxial resonators

Згортання конструкції дозволяє домогтися мінімізації масогабаритних показників вироби, але при цьому ускладнює операцію розрахунку Застосування квадратного перетину резонаторів, на відміну від класичного круглого, дозволяє спростити операцію фрезерування, що призводить до здешевлення пристрою

На рис 3 представлена ​​конструкція ППФ на діелектричних резонаторах (ДР) дискової форми

Рис 3 Конструкція ППФ на ДР Fig 3 Dielectric resonator bandpass filter

Класична конструкція, побудована в каналі прямокутного перерізу, в даному випадку доповнена діафрагмами, що обмежують звязок між резонаторами Таке рішення дозволяє скоротити відстань між резонаторами і як наслідок – зменшити масогабаритні показники виробу

III                                  Висновок

Розглянута методика оцінки характеристик загасання і відображення застосовна не тільки для моделювання фільтрів, але і для їх реальної настройки Умовою застосовності є наявність векторного аналізатора ланцюгів і можливість створення режиму КЗ або XX в потрібному перерізі фільтра Наприклад, режим КЗ може бути реалізований в гребенчатих фільтрах на коаксіальних резонаторах шляхом замикання резонаторів подстроєчнимі гвинтами в кришці фільтра У свою чергу режим XX може бути реалізований у фільтрах на ДР шляхом встановлення в корпус тільки потрібної кількості резонаторів на даному етапі налаштування і подальшого їх додавання

IV                          Список літератури

[1] м л Матт, П Янг, Є М Т Джонс Фільтри СВЧ, погоджують ланцюга і ланцюга звязку, т1 Переклад з англ під загальною ред Л В Алексєєва та Ф В Куніцина – М: «Звязок», 1971

[2] Ю М Безбородов, Т Н Наритник, В Б Федоров Фільтри НВЧ на діелектричних резонаторах – К: Техніка, 1989 – 184 с

[3] J В Ness «А unified approach to the design, measurement, and tuning of coupied-resonator filters», IEEE Trans Microwave Theory Tech, Vol 46, pp 343-351, April 1998

BANDPASS FILTERS DESIGN ON THE BASIS OF PHASE CHARACTERISTIC OF REFLECTION FACTOR

Kondratenko A V, Shevliakov M L

MICRAN Co

47, Vershinina, Tomsk, 634034, Russia Ph: +7(3822) 413403, e-mail: alkon@micranru

Abstract – The technique of design bandpass filters and optimization of their design factors is considered Structures of the developed filters have been considered as an example

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р