Вжурнале "Радіо" в 2003 р. була опублікована стаття [1] про те, як за допомогою комп'ютерної програми BPF-PP розрахувати полосковый СВЧ фільтр. Радіоаматори, які ввели її в свій альбом розрахункових програм, можуть доповнити її пропонуються блоком, який спільно з програмою BPF РР дозволить не тільки визначити фізичні розміри елементів конструкції вузькосмугового фільтра, але і проаналізувати його частотні залежності коефіцієнтів передачі і відображення.
Для кращої читаності результатів розрахунку вони виводяться на екран монітора у вигляді графіків, за якими легко оцінити, які зміни необхідно внести у вихідну інформацію. Результати, отримані з допомогою цієї програми, дозволяють ще до виготовлення фільтра найкращим чином вибрати матеріал для микрополосковой конструкції, а також правильно "вписати" його в пристрій, для якого він призначений.
Перше, що необхідно зробити для того, щоб програма запрацювала, - це ввести в початковий блок BPF-PP рядок за номером 495, яка доповнить відомості про матеріалі заготовки. Вона виглядає наступним чином:
495 INPUT "Тангенс кута втрат діелектрика підкладки tg*е ="; TGD:TGD=TGD/10000.
У додатковому блоці з розрахунку характеристик фільтра закладена інформація про мідній фользі, що для переважної кількості випадків достатньо, але при необхідності можна внести зміни. Як правило, в довідковій літературі наведено значення тангенса кута втрат, для зручності завищене в 10000 разів, що і враховує рядок 495.
Далі "зшийте" програму BPF-PP і додатковий програмний блок з рядка 830 в єдине ціле. Бажано змінити ім'я "зшитою" програми, наприклад, на BPF-PPGR, в якому літери GR нагадають, що вона представить і графічний матеріал.
Тепер в якості прикладу виконаємо розрахунки фільтру для двох різних фольгованих матеріалів.
Введемо параметри фільтра (десяткові коми, як це прийнято, замінені точками):
Порядок фільтра <2-9>? 4
Тип фільтра? Т
Опір навантаження R, Ом? 50
Межі смуги пропускання, ГГц:
Верхня ? 2.8
Нижня ? 2.4
Далі програма висвічує на екрані центральну частоту смуги пропускання: F0 = 2.592296 ГГц.
Перший варіант виконаний на основі фольгованого склотекстоліти з наповнювачем з епоксидної смоли:
Товщина фольги, t, мм ? 0.05
Товщина підкладки h, мм ?
Діелектрична проникність Е? 4.8
Тангенс кута втрат діелектрика підкладки tg*e4=? 250
Програма виконує розрахунок на п'ятдесяти значеннях частоти, що лежать всередині смуги пропускання, і на двадцяти п'яти значеннях на кожному схилі частотних характеристик, які пропонує для перегляду повідомленням на екрані:
Перегляд графіків: Кн - ввести '1'; Км(лог)-'2'; Гвх-'З'.
Графік Кн відображає частотну характеристику коефіцієнта передачі по напрузі. Вид його збігається з тим, що ми звикли бачити на екрані характериографа при використанні детекторної головки з лінійною характеристикою. Графік Км - це логарифмічна залежність коефіцієнта передачі потужності від частоти. І останній графік - Гвх - відображає коефіцієнт відображення потужності від входу фільтра. Подібне зображення (обвідна) можна спостерігати, якщо підключити фільтр до генератора хитної частоти (ГКЧ) через рефлектометр.
Якщо блоки програми "зшиті" правильно, то на екрані з'являться графіки, показані на рис. 1-3. Вони відображають результати розрахунку за першим варіантом - для склотекстоліти.
(натисніть для збільшення)
Для другого варіанту фільтра - на матеріалі ФЛАН - введемо:
Товщина фольги t, мм ? 0.05
Товщина підкладки h мм ? 2
Діелектрична проникність Е? 3.8
Тангенс кута втрат діелектрика підкладки tg*e4=? 12
В результаті розрахунку отримаємо ще три графіка - рис. 4-6.
Порівняння відповідних графіків обох варіантів ясно показує, що застосування фольгованого склотекстоліти на основі епоксидної смоли призводить до поганих результатів на цьому частотному ділянці. На більш високій частоті і меншій ширині смуги пропускання параметри будуть ще гірше. Велике загасання сигналу обумовлено низькою добротністю резонаторів фільтра - менше 40 (Q<1/tg6), із-за чого побудова фільтра із задовільними характеристиками на цьому матеріалі потребує великої праці.
Пропонована програма дає мінімум того, що необхідно для створення фільтра СВЧ. Тим, хто побажає її вдосконалювати, можна запропонувати створити блок, передбачає внесення змін у параметри інверторів JY(k,k+1), наприклад, внесенням змін до значення коефіцієнтів А(к), А(к+1) і т. д. з метою визначення прийнятних.
Не слід розширювати частотну смугу аналізу характеристик фільтра, так як еквівалентна модель правдива лише в смузі пропускання і невеликих прилеглих областях. Також не слід використовувати цю програму для частоти більше 5...6 ГГц, оскільки ширина мікрополоскових резонаторів стає сумірною з довжиною і збільшуються похибки за крайового ефекту, які тут враховані найпростішим чином.
"Зшита" програма BPF-PPGR
Література
Автор: О. Солдатов, р. Ташкент, Узбекистан