Jump to content

    

Полосовой фильтр 300-340МГц

Добрый день. Мы занимаемся проектированием полосовых фильтров для усилителей.

Раньше работали на более низких частотах. Последний проект - фильтр 66-88МГЦ полоса.

В этом случае получился фильтр на LC элементах. Он удовлетворял заданному ослаблению, неравномерности и др...

 

Поделитесь пожалуйста Вашим опыт проектирования фильтров на частотах порядка 300 МГЦ.

Полоса пропускания 40Мгц Ослабление за полосой -40 -50Дб. Неравномерность АЧХ менее 1 дБ.

 

На каких элементах обычно реализововаются фильтры на таких частотах?

По прежнему подойдёт LC? Микрополоски??

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Добрый день. Мы занимаемся проектированием полосовых фильтров для усилителей.

Раньше работали на более низких частотах. Последний проект - фильтр 66-88МГЦ полоса.

В этом случае получился фильтр на LC элементах. Он удовлетворял заданному ослаблению, неравномерности и др...

 

Поделитесь пожалуйста Вашим опыт проектирования фильтров на частотах порядка 300 МГЦ.

Полоса пропускания 40Мгц Ослабление за полосой -40 -50Дб. Неравномерность АЧХ менее 1 дБ.

 

На каких элементах обычно реализововаются фильтры на таких частотах?

По прежнему подойдёт LC? Микрополоски??

 

Думаю, реализация будет зависеть от допустимой полосы расфильтровки, Если она большая можно и на обычных LC элементах делать. При малой, используйте спиральные резонаторы с регулируемой электромагнитной связью. Для примера поищите фильтр для р/ст "Алтай" или " Валимот". У Вас получится даже попроще,т.к. полоса намного шире.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Поделитесь пожалуйста Вашим опыт проектирования фильтров на частотах порядка 300 МГЦ.

Полоса пропускания 40Мгц Ослабление за полосой -40 -50Дб. Неравномерность АЧХ менее 1 дБ.

На каких элементах обычно реализововаются фильтры на таких частотах?

По прежнему подойдёт LC? Микрополоски??

Когда-то делал полосовой фильтр f0=440MHz, BW=60MHz на микрополосковых резонаторах, настраиваемых емкостями, так наз. гребенчатой структуры, расчет по методике в книге Г.Ханзел Справочник по расчету фильтров 1974. Материал - стеклотекстолит FR4.

post-66305-1379594188_thumb.png

post-66305-1379594565_thumb.png

Измеренной АЧХ не сохранилось, но помню, что с точностью до 1dB совпала с расчетной.

post-66305-1379595367_thumb.png

Edited by Proffessor

Share this post


Link to post
Share on other sites

Проффессор, а может на 2дБ ниже расчетной? На FR4. И немножко колокол.

То Антон. Затухание на какой отстройке? Минисеркиты на Ваши требования не делают, но есть похожие. http://217.34.103.131/pdfs/RBP-280+.pdf

Спиральники 3-го порядка делаются за час http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t...ll=1#post852342 - учтите, это 2% относительной полосы. И материалы специально брались с помойки. 3.5дБ потерь. Расчет берется отсюда http://tonnesoftware.com/helical.html - там емкостная связь (окошко сверху), можно по Ханзелу, или точнее, Звереву - индуктивную, окошко снизу, смотря что требуется больше задавить - выше полосы пропускания или ниже.

Можно на коаксиалах http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t...ll=1#post841438

В Женезисе на это вроде есть визард.

Edited by ledum

Share this post


Link to post
Share on other sites
Затухание на какой отстройке?

 

 

 

Извините, вот точные параметры:

 

Полоса пропускания по упровню 3 дБ 250-400 МГц

Неравномерность 1.5 дБ

Ослабление 0-200 и 500- 1000Мгц менее 50 дБ

 

Спиральники 3-го порядка делаются за час http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t...ll=1#post852342 - учтите, это 2% относительной полосы. И материалы специально брались с помойки. 3.5дБ потерь. Расчет берется отсюда http://tonnesoftware.com/helical.html - там емкостная связь (окошко сверху), можно по Ханзелу, или точнее, Звереву - индуктивную, окошко снизу, смотря что требуется больше задавить - выше полосы пропускания или ниже.

 

Раньше некогда не интересовался спиральниками, теперь посмотрю)

 

На коаксиалах для нашего устройства большие габариты выдут. Да и не пользовался ими некогда. Тоже посмотрю, спасибо)

 

В Женезисе на это вроде есть визард.

Мы тоже пользуемс Женезисом, Filtr Solution.

 

Кто то пытается сейчас Microwave Office внедрить. Какое Ваше мнение об этой программе?

 

 

Книга Ханзел у нас лежит, пользуемся)

Edited by AntonFootball

Share this post


Link to post
Share on other sites
Полоса пропускания по упровню 3 дБ 250-400 МГц

Неравномерность 1.5 дБ

Ослабление 0-200 и 500- 1000Мгц менее 50 дБ

Упс. Мне кажется 9-й порядок Чебышева или 7-й Золотарева (Эллиптик, Кауэр). Я умываю руки. Спиральники не-е. LC (наиболее вероятно) или микрополосковый со связанными лямбда на четыре с лямбда на четыре на корпус - но размер на ФР4 Вам не понравится, даже если свернуть меандром. Приложение можно свернуть до 120х100мм где-то, + LFCN-575 какой-нибудь. Короче, Женезис в руки - там все есть.

post-44237-1379664708_thumb.png

Edited by ledum

Share this post


Link to post
Share on other sites
Женезис в руки - там все есть.

 

В Genesys синтезирую Band-pass фильтр (ПФ) Запускаю линейный аналис - и получается всё супер. Красивая характеристика. Запускаю оптимизацию - программа справляется.

 

СОЗДАЮ ТОПОЛОГИЮ. Модилирую с учётом топологии в модуле Sonet. Характеристика разваливается. Пытаюсь оптимизировать. Задаю хотябы один параметр S21-неравномерность менее минус 4 дБ и более минус 7. Программа не может оптимизировать даже в таких воротах. Пробывал различные виды топологий.

 

На низких частотах свё удовалось. В чём может быть проблема?)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Господа, а чем не нравится эллиптический 5-го порядка:

post-48110-1380312277_thumb.jpg

post-48110-1380312421_thumb.jpg

Вполне реализуемо в элементах, правда, сразу вопрос: под какую мощность и как далеко надо давить? Катушки дадут резонансы в диапазоне 700-1000МГГц. К печати надо относиться очень внимательно, возможно, потребуется экранирование звеньев друг от друга. Т.е. надо поработать с расчетом и определить режимы, конструкцию, а на первый взгляд вполне.

Печатные и спиральные варианты скорее всего не пройдут из-за широкой полосы.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Господа, а чем не нравится эллиптический 5-го порядка:

Вполне реализуемо в элементах, правда, сразу вопрос: под какую мощность и как далеко надо давить? Катушки дадут резонансы в диапазоне 700-1000МГГц. К печати надо относиться очень внимательно, возможно, потребуется экранирование звеньев друг от друга. Т.е. надо поработать с расчетом и определить режимы, конструкцию, а на первый взгляд вполне.

Печатные и спиральные варианты скорее всего не пройдут из-за широкой полосы.

Реализуемо, но с трудом-с. Играться с сосредоточенными элементами можно до 200MHz, но выше - борьба с паразитными реактивностями как правило, заканчивается поражением, тем более для начинающих (даже несмотря на ценные советы типа тщательно рассчитать и продумать топологию и проч.). Вглядитесь внимательно в свою схему: там наличествуют по сути семь резонаторов параллельного типа, которые вполне могут быть выполнены в виде спиральных или полосковых и без всяких дополнительных резонансов. Правда, еще надо побороть паразитную емкость на землю с точки соединения двух последовательно включенных резонаторов. Если не зацикливаться на эллиптических фильтрах, чебышевский 7-го порядка на семи заземленных резонаторах и с индуктивными (четвертьволновыми) связями более реален. Такой фильтр относится к квазиполиномиальным, его Filter Solution не понимает, поэтому его надо рассчитывать вручную (по Ханзелу - считать волновые сопротивления резонаторов и коэффициенты связи между ними).

Edited by Proffessor

Share this post


Link to post
Share on other sites
Реализуемо, но с трудом-с. Играться с сосредоточенными элементами можно до 200MHz, но выше - борьба с паразитными реактивностями

Надо не бороться, а учитывать, и в этом отношении AntonFootball взял правильное направление. Для оптимизма подкину несколько примеров гиговых LC-фильтров на основе библиотек Modelithics:

 

В Genesys:

Application Note 29: Lumped Element Low-Pass Filter Design And Optimization Using Agilent Genesys Software

 

В MWO:

Application Note 18: Lumped Element Low-Pass Filter Design And Optimization

 

В ADS:

Application Note 17: Lumped Element Filter Design And Optimization

 

В последнем примере - экстрим дизайн - полосовой LC-фильтр на 5.4 ГГц, номиналы элементов измеряются десятыми долями пФ и нГ. Для тех, кто не верит, предлагают купить кит и убедиться. Слабо верю в практическую сторону на таких частотах, но до 3-4 ГГц вполне возможно, и это подтверждается серийными изделиями многих фирм (не буду перечислять). На мой взгляд, на высоких частотах нужно постараться избежать фильтров высоких порядков, скажем более 5-го, в крайнем случае делать их составными с развязкой через усилитель. Иначе топология начинает носить распределенный характер, внося лишние нули и полюса. Широкополосные фильтры хорошо получаются путем комбинирования ФНЧ и ФВЧ, в последних версиях Filter Solutions такие комбинации уже синтезируются.

 

Если ссылки перестанут работать, то смотреть здесь Benchmark Filter Design Kits

 

 

Моделирую с учётом топологии в модуле Sonnet. Характеристика разваливается. Пытаюсь оптимизировать. Задаю хотябы один параметр S21-неравномерность менее минус 4 дБ и более минус 7.

Неравномерность задается по S11, можно взять <-15 дБ, и приоритет на него побольше поставить.

 

микрополосковый со связанными лямбда на четыре с лямбда на четыре на корпус - но размер на ФР4 Вам не понравится, даже если свернуть меандром. Приложение можно свернуть до 120х100мм где-то, + LFCN-575 какой-нибудь.

Сделать можно и на ФЛАНе десятка, если память не изменяет, по размерам получался где-то 8x5 см, восьмизвенный лямбда на четыре без сворачивания в гармошку, на диапазон 200-400 МГц.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Надо не бороться, а учитывать, и в этом отношении AntonFootball взял правильное направление. Для оптимизма подкину несколько примеров гиговых LC-фильтров на основе библиотек Modelithics:

Неплохо было бы, чтобы Ваш оптимизм был подкреплен не только чьими-то примерами из инета и общими теоретическими рассуждениями, но и Вашим собственным практическим опытом.

Edited by Proffessor

Share this post


Link to post
Share on other sites

Это методика, как разрабатывать на дискретных элементах на СВЧ. Не обязательно фильтры, есть еще усилители, умножители, ГУНы, цепи согласования. И везде нужны точные модели. Раньше сам составлял по измеренным S-параметрам, сейчас вижу есть готовые модели и возможно более точные. Привожу ссылки, опираясь на свой опыт.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Сделать можно и на ФЛАНе десятка, если память не изменяет, по размерам получался где-то 8x5 см, восьмизвенный лямбда на четыре без сворачивания в гармошку, на диапазон 200-400 МГц.

Не люблю я ФЛАН. Мы работали на поликоре и ХС - никаких проблем. Почти. А мы серийщики были. До нескольких тысяч в год - это не пару фильтров за год настроить. А соседнее КБ, тоже серийное сопровождение, с ФЛАНом мучилось. Разброс эпсилон от партии к партии был сопоставим со стеклотекстолитом. Не умели молдаване его нормально делать. Плюс легко отскакивала медь, плюс часто были складки фольги. Хотя фильтр для спутников 5-й порядок 950 - 1750 (в те годы было не до 2150, как сейчас) вырезал скальпелем со штангенциркулем как раз на ФЛАНе, правда 3 или 5 (по ширине полосков больше похоже) с копейками не помню уже. Благо из изолятора брака ФЛАН можно было набирать десятками листов.

Но здесь понятно как сворачивать такие фильтры. Главное достаточно разнести резонаторы и смежные дорожки - может получиться эллиптическая составляющая и прямо в полосе. Один раз досворачивался до дырки режекции в полосе пропускания аж на 20 дБ. Что касается сосредоточенных - то надо при таких требованиях иметь элементы подстройки. Почему и отошел от обсуждения. При реальных добротностях компонентов даже на 9 порядке не удалось получить пару неравномерность-затухание. Да и добротность плохая у тех же триммеров Мурат - если подстраивать емкости. Если это только не Гигатрим от Джохансона. Иначе подавление за полосой трудно получить. Да и опыт нужен для настройки.

post-44237-1380480394_thumb.jpg

Edited by ledum

Share this post


Link to post
Share on other sites

печатные фильтры, подобные показанному в предыдущем сообщении ledum,

при восьми-девяти резонаторах будут иметь солидные габариты.

при четвертьволновых резонаторах будут иметь пропускание от 3*F1 до 3*F2,

то есть от 750 до 1200 МГц.

поэтому я бы занялся фильтром на сосредоточенных элементах, подобном фильтру,

предложенному Serg1956, только не на параллельных контурах, а на последовательных,

так как в этом случае, как следует из моего скромного опыта, меньше влияние паразитов.

 

по устройствам СВЧ на сосредоточенных элементах книжка есть:

Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В.,

"Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами".

аж 1984 года, и хотя тогда не существовала Modelithics, успешно применялась

в разработке согласующих цепей, делителей, фазовращателей и направленных ответвителей.

 

о фильтрах там нет ни слова, но зато сейчас есть ATC, Coilcraft, Mоdelithics и AWR MWO!

полоса пропускания фильтра достаточно широка, ATC и Coilcraft делают компоненты с 1%-ой точностью,

модели компонентов Modelithics учитывают наличие и свойства подложки,

так что вполне можно, при грамотном конструировании и правильном расчете, обойтись без подстройки.

 

кстати, о точности компонентов.

третий пример (полосовой фильтр на 5.4 ГГц в ADS) из сообщения rloc вызывает сомнения.

для малых значений 1%-ые точности недостижимы.

конденсатор ATC600L 0.3pF имеет лучшую точность +-0.05pF,

а индуктивность Coilcraft 1nH - +-0.2nH.

при сравнительно узкой полосе пропускания характеристика фильтра должна развалиться

из-за больших отклонений от номинала (12 и 20 %) параметров компонентов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
только не на параллельных контурах, а на последовательных,

так как в этом случае, как следует из моего скромного опыта, меньше влияние паразитов.

Паразитная емкость на землю от изолированного последовательного LC-резонатора создает дополнительный полюс звена, а паразитная емкость заземленного параллельного LC-резонатора учитывается в емкости самого резонатора, поэтому более реальным следует считать квазиполиномиальный, с цепочкой параллельных резонаторов, разделенных индуктивными шлейфами. Из-за широкой полосы коэффициенты связи между резонаторами должны быть близки к единице, поэтому индуктивности связи должны быть небольшими. В самих же параллельных резонаторах можно использовать подстроечные конденсаторы, что немаловажно для технологичности. Индуктивности резонаторов (и шлейфов связи) можно выполнить в виде короткозамкнутых на землю спиральных или меандроподобных печатных проводников.

Пример моего фильтра 950-1500MHz на материале Neltec N9233 PTFE (e=2.33) t=0,7mm.

post-66305-1380522663_thumb.jpg

Edited by Proffessor

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this