Расчет согласующей цепи

Расчетная графическая работа

По дисциплине «Устройства СВЧ и Антенны»

 

 

Выполнил: студент

группы РТЭ 41-10

Владимирова А.А.

Проверил:

Иванов В.Н

 

Чебоксары 2013

Содержание

 

Проектирование полосовых фильтров на элементах с распределенными параметрами

Проектирование кольцевого моста

Расчет ступенчатых трансформаторов

Расчет согласующей цепи

 

Г- генератор, ЛП- линии передачи ,ПФ- полосовой фильтр, КМ- кольцевой мост, СЦ- согласующая цепь, СТ- ступенчатый трансформатор.

 

1.Проектирование полосовых фильтров на элементах с распределенными параметрами

Таблица 3.2

Преобразования элементов фильтров

Рис. 3.16. Процедура реализации полосового фильтра (начало): а – эквивалентная схема трехзвенного полосового фильтра

Рис. 3.16.г) Процедура реализации полосового фильтра реализация фильтра с помощью параллельных шлейфов

Рис. 3.16. Процедура реализации полосового фильтра (продолжение): ж – конструкция фильтра на встречных стержнях с модифицированными концевыми отрезками

Задание:Сконструировать полосовые фильтры на основе топологий. Конструируемые фильтры должны иметь Чебышевскую характеристику с амплитудой осцилляции в полосе пропускания 1 дБ, и их следует синтезировать на основе трехзвенного фильтра-прототипа нижних частот из сосредоточенных элементов. Ширина полосы пропускания фильтров 30 МГц при центральной частоте 2 ГГц. Фильтры должны быть в микрополосковом исполнении и сопрягаться с 50-омной линией.

Решение

Дано: f ₀ = 2 ГГц; f _в – f _н = 30 МГц; Z _в= Z _н= 50 Ом; n = 3; амплитуда осцилляции 1 дБ. По программе для фильтра с чебышевской характеристикой находим:

g -параметры определяются по следующим формулам:

ω_cp = 1, g ₀ = g_{n +1} =1,

, k =1,2,3,… n,

где аргумент синуса выражен в радианах.

 

g ₀ = g ₄ = 1; g ₁ = g ₃ = 1,0315; g ₂ = 1,1474.

Воспользуемся преобразованием, трансформирующим фильтр нижних частот в полосовой, что приводит к схеме рис. 3.16, а, и определим L _н и С _н:

 

.

Находим истинные значения L _н и С _н при заданном сопротивлении нагрузки:

; ; ω_ср = = 2p×10⁷ рад/с и R _н = 50 Ом:

L _н = 821 нГн; С _н = 328 пФ.

Синтезируем фильтр, опираясь на топологию (см. рис. 3.16, г). Пусть Z _в1 = 25 Ом; Z_в2 = 100 Ом.

Преобразования элементов фильтров

;

.

Здесь Z _в – сопротивление, с которым сопрягается фильтр. Параметры g ₁и g ₂определяются при расчете нормированного фильтра-прототипа нижних частот; В – относительная полоса пропускания фильтра;

В= (ω_в – ω_н)/ω₀.

Тогда

B =(ω_в –ω_н) /ω₀=30 2π·10⁷/2 π·10⁹ = ; l = λ _gA /4; Z _{в А} = =216;

.

На основании данных табл. 3.3

L ₁= Z _в1 C _н f λ _{g 1} =25·328·10^-12 ·2·10⁹ λ _{g 1}=16,4 λ _{g 1},

L ₂= Z _н f λ _{g 2} / Z _в2 = (821·10^-9 ·4·10⁹ λ _{g 1} )/100=32,84 λ _{g 1}.

Синтезируем фильтр, опираясь на топологию рис. 3.16, ж. В этой конструкции Z _{в B} эквивалентно Z _{в А} в уже рассмотренной конструкции, т. е. Z _{в B} = 216 Ом; Z _в = 50 Ом.

Выберем K в (3.22) и (3.23) равным Z _{в А} для рассмотренной конструкции, тогда:

Наконец, рассмотрим третью реализацию фильтра, соответствующую рис. 3.16, з. Как и в предыдущей конструкции, Z _{в. еА} = 64,16 Oм; Z _{в0 А} = 35,85 Ом.

Теперь с помощью (3.22) и (3.23) при K = 104 Ом вычислим:

По найденным значениям находим ширину полосок, расстояние между ними и длины волн в дополнительных отрезках связанных линий. На этом проектирование заканчивается.

Из рис.3.16 г) находим и для фильтра с параллельными шлейфами:

Рис. 1.2. Зависимость волнового сопротивления от W / h для

микрополосковой линии с полоской бесконечно малой толщины

=295,9Ом

=142,5 Ом

То по графику получим:

Для W / h= , а W / h= ;