Лаба. 3_laba_eirr(Рр2). Цель работы Цель работы заключается в изучении методики проектирования полосовых фильтров на элементах с распределенными параметрами на основе последовательных преобразований фильтрапрототипа нижних частот. Ход работы

• Название: Цель работы Цель работы заключается в изучении методики проектирования полосовых фильтров на элементах с распределенными параметрами на основе последовательных преобразований фильтрапрототипа нижних частот. Ход работы
• Дата: 08.07.2021
• Размер: 68.47 Kb.
• Имя файла: 3_laba_eirr(Рр2).docx
• Тип: Документы; #223687

Цель работы: Цель работы заключается в изучении методики проектирования полосовых фильтров на элементах с распределенными параметрами на основе последовательных преобразований фильтра-прототипа нижних частот.

Ход работы:

Полоса пропускания: ∆f = 0,7 ГГц
Центральная частота: f ₀= 4 ГГц
Количество звеньев в фильтре: n=3

Сопротивление подводящих линий: Zв = 50 Ом

Относительная толщина проводника: t/b = 0.05

Толщина линии передачи: b = 5 мм

Относительная диэлектрическая проницаемость: ε = 4,5

Тангенс угла диэлектрических потерь tg δ_э=3*10^-4

1. Рассчитаем g-параметры фильтра-прототипа Баттерворта:



g₁=1

g₂=2sin ((2*1-1)π/2*5) =2

g₃=2sin ((2*2-1)π/2*5) =1

2. Преобразовать фильтр-прототип в ПФ.



Рис.1. Преобразование фильтра-прототипа в ФНЧ

3. Рассчитать сопротивления отрезков линии в инверторах ZвА и ZвВ

В=(ω_в-ω_н)/ ω₀=∆f/ f ₀=0,7/ 4 =0,175

=(2*50* 2)/3,14*5=257,2

Z_вВ= 2g₁/πB=50* 95,37

4. Задать значение коэффициента инверсии K. Пусть K = ZвА.

5. Рассчитать волновые сопротивления для четного и нечетного типов

волн в связанных линиях.

Z_ве=Z_в(1+ (Z_в/K)+ (Z_в/K)^2); Z_вo=Z_в(1- (Z_в/K)+ (Z_в/K)^2)

Z_ве=50(1+ (50/257,2) + (50/257,2)^2)=61,61

Z_вo=50(1-(50/257,2) + (50/257,2)^2)=42,17

6. Рассчитать относительную ширину полосок и расстояние между ними

в связанных линиях

W=(2*b/π)artch(k_еk_o), s=(2*b/π)artch

Где

k_e,o= , при 1 х ∞

k_e,o= , при 0 х 1;





x_l=(61,61* )/(30*3,14)=1,387

x_o=(42,17* )/(30*3,14)=0,9492

k_e= =0,4308

k_o= = 0,6657

W_a=(2*0,005/π)*artch(0,4308*0,6657)=0,0009391

S_a=(2*0,005/π)artch =0,001634

7. Рассчитать ширину полосок и длину отрезков линий. Длина каждого из

отрезков равна четверти длины волны в линии передачи. Длина вол-

ны в линии передачи:

λ=λ₀/√ε=3·10⁸/(f₀·√ε), где f₀-центральная частота

λ=3·10⁸/(4·10⁹·√4,5)=0,03536

Ширина подводящих линий определяется их сопротивлением, ширина

инвертора W – его сопротивлением ZвВ.

W=

W= =0,002257

8. Нарисовать ПФ в программе Microwave Office, смоделировать его и

построить график АЧХ.



Рис. 2 Топология ПФ на элементах с распределенными параметрами



Рис. 3 График АЧХ полосового фильтра на элементах с распределенными параметрами

Как можно видеть, полученный график АЧХ полосового фильтра не соответствует заданным параметрам центральной частоты.

Чтобы АЧХ полосового фильтра на элементах с распределенными параметрами соответствовал заданным значениям центральной частоты, сдвинем резонансную частоту право (увеличим ее) путем уменьшения длины каждого отрезка линии передачи на 0,4 мм, а также изменим полосу пропускания фильтра путем уменьшения расстояние между линиями проводящих отрезков на 0,1 мм.

После этих преобразований имеем следующую схему ПФ:



Рис. 4 Топология ПФ на элементах с распределенными параметрами (при новом подборе параметров)

И его график АЧХ:



Рис. 5 График АЧХ полосового фильтра на элементах с распределенными параметрами (при новом подборе параметров).

Вывод: Мы изучили методики проектирования полосовых фильтров на элементах с распределенными параметрами на основе последовательных преобразований фильтра-прототипа нижних частот. Имея ряд параметров, рассчитали все необходимые данные, рассчитали ширину подводящих линий. Нарисовали и смоделировали фильтр в программе Microwave Office. Так же для моделируемого фильтра построили АЧХ. Привели все схемы, расчеты и графики. Для сопоставления полученного АЧХ и АЧХ фильтра при новом подборе параметров, мы подобрали параметры емкости и расстояния между линиями проводящих отрезков так, чтобы графики соответствовал заданным параметрам.