Проектирование МПЛ фильтра с высоким коэффициентом подавления

[Семен 0]

Если полоса рабочих частот не большая, можно полосовой фильтр использовать предложенный Б.А. Беляевым и д.р. Подавление до 4 гармоники на уровне -100 дБ реально получить. Посмотрите статью.

14576.pdf

Edited April 25, 2019 by Семен

[YouFake 0]

Quote

Если полоса рабочих частот не большая, можно полосовой фильтр использовать предложенный Б.А. Беляевым и д.р. Подавление до 4 гармоники на уровне -100 дБ реально получить. Посмотрите статью.

14576.pdf

Ух ты, спасибо! Изучу статью.

[Valentin Go 0]

13 hours ago, Семен said:

Если полоса рабочих частот не большая, можно полосовой фильтр использовать предложенный Б.А. Беляевым и д.р. Подавление до 4 гармоники на уровне -100 дБ реально получить. Посмотрите статью.

14576.pdf

 

Статья хорошая, но там фильтр выполнен на LTCC, технология пока не самая доступная. Может сделать "железный" фильтр (Cavity)? он, конечно, не выйдет суперкомпактным на такие частоты, но потери небольшие и хорошее подавление. 

[Семен 0]

4 часа назад, Valentin Go сказал:

Статья хорошая, но там фильтр выполнен на LTCC, технология пока не самая доступная. Может сделать "железный" фильтр (Cavity)? он, конечно, не выйдет суперкомпактным на такие частоты, но потери небольшие и хорошее подавление. 

Не обязательно на LTCC, двухслойная подложка из двух совмещенных плат на RO4003 прижатых крышкой (платы не запаивались между собой)- потери в полосе пропускания в 10 см диапазоне не более 1,8 дБ, подавление до 4й гармоники более 90 дБ. 

[serega_sh____ 0]

Немного личного опыта. На ОДНОЙ ЧАСТОТЕ подавление или усиление величины менее 60дБ в пределах одного блока - задача нормальная. Если величина более 60дБ, то это скорее всего или "бубен" или заказчик неадекватно (непонимающе) сформулировал ТЗ, или Вы очень крутой спец.

Соглашусь, что с выхода нормального передатчика должно быть подавление второй и более высоких гармоник, с уровнем не менее 60дБн. То есть сам каскад будет давать эти гармоники с уровнем минус 20дБн (даже в насыщении) + выходной фильтр подавит ещё не менее 40дБ. Итого будет подавление с выхода передатчика 60дБн. А дальше на приёмной части входной фильтр(антенна, вентиль, избирательность цепей согласования) задавит ещё более 40дБ, что в итоге и превысит 100дБн. 

То есть фильтры с подавлением в 100дБ разнесены на два блока.

 

Почитав обсуждение, у меня немного вопросов рождается в голове

1. В измерительной линии типа E5071 внутри стоит ключик, который переключает генератор на порт1 или порт2. Как думаете, какая там развязка (изоляция) у ключика?

2. Если учесть, что экранирование обычных ширпотребных коаксиальных кабелей нормируется с величинами порядка в 60дБ (по памяти), то что вы измеряете в линии? пролаз с кабеля порта1 на кабель порта2?. (Хотя тут есть много спорных вопросов, например пространственное разнесение. Или плохое затягивание соединителя. Или плохая распайка или обрыв экрана в соединителе).

3. Вопрос про добротность фильтра. Может с микрополоскового, на ламинате, перейти объемный? Там будет немного проще. Неспроста ведь - диплексеры (или дуплексеры) делают на чём то объемном. А там подавление между ПРД и ПРМ должно быть максимальным

4. Ну так... Между прочим.... Я видел блок с усилением в 90дБ на одной частоте. Он был из монолитного материала, и в нем ВСЕ щели были проклеены поглощающим/или проводящим герметиком. И разъемы тоже проклеены. И крышки. Везде где только возможен пролаз сигнала.

[Prostograf 0]

On 4/24/2019 at 11:10 PM, YouFake said:

 

- коэффициент подавления на 6 ГГц: не менее 100 дБ.

 

Заложите в расчет экран на фильтр и будет у вас счастье. Получится даже больше -100 дб. Без экрана фильтр излучает, как вы правильно сказали. Топологию не надо переделывать, просто дорисуйте по контуру фильтра экран с земляными полигонами.

 

Высоту экрана обычно беру 7 мм.

[Saniok84 0]

On 4/26/2019 at 8:02 PM, Семен said:

Не обязательно на LTCC, двухслойная подложка из двух совмещенных плат на RO4003 прижатых крышкой (платы не запаивались между собой)- потери в полосе пропускания в 10 см диапазоне не более 1,8 дБ, подавление до 4й гармоники более 90 дБ. 

А почему тогда просто не сделать фильтр сразу на многослойной плате из роджерса? Нессиметричный полосок, простой переход на симметричный, далее фильтр.Из плюсов - сразу экран над фильтром, удобно секционировать. Минусы - его не подстроишь..

[YouFake 0]

Quote

Заложите в расчет экран на фильтр и будет у вас счастье. Получится даже больше -100 дб. Без экрана фильтр излучает, как вы правильно сказали. Топологию не надо переделывать, просто дорисуйте по контуру фильтра экран с земляными полигонами.

 

Высоту экрана обычно беру 7 мм.

Я всегда при ЕМ симуляции добавляю экран. И на практике мы фильтры все корпусируем. 

 

Quote

1. В измерительной линии типа E5071 внутри стоит ключик, который переключает генератор на порт1 или порт2. Как думаете, какая там развязка (изоляция) у ключика?

2. Если учесть, что экранирование обычных ширпотребных коаксиальных кабелей нормируется с величинами порядка в 60дБ (по памяти), то что вы измеряете в линии? пролаз с кабеля порта1 на кабель порта2?. (Хотя тут есть много спорных вопросов, например пространственное разнесение. Или плохое затягивание соединителя. Или плохая распайка или обрыв экрана в соединителе).

3. Вопрос про добротность фильтра. Может с микрополоскового, на ламинате, перейти объемный? Там будет немного проще. Неспроста ведь - диплексеры (или дуплексеры) делают на чём то объемном. А там подавление между ПРД и ПРМ должно быть максимальным

4. Ну так... Между прочим.... Я видел блок с усилением в 90дБ на одной частоте. Он был из монолитного материала, и в нем ВСЕ щели были проклеены поглощающим/или проводящим герметиком. И разъемы тоже проклеены. И крышки. Везде где только возможен пролаз сигнала.

1. Склонен доверять характеристикам, которые заявляет Keysight. Я пробовал каскадировать фильтры и обмерять их - достигал нужных 100 дБ и видел их как на картинке векторника, так и на анализаторе с ответвителя.

2. Используем RG405/U жесткий. Практика показала, что он практически не звенит (разве что с разъемов может что-то протекать). Ну и повторюсь, каскадированием фильтров я добивался нужных 100 дБ затухания.

3. Это уже следующий шаг)

4. Мы тоже технику стараемся по всем фронтам экранировать - это вообще отдельная история. Ставим проходные фильтры и тп.

Quote

Не обязательно на LTCC, двухслойная подложка из двух совмещенных плат на RO4003 прижатых крышкой (платы не запаивались между собой)- потери в полосе пропускания в 10 см диапазоне не более 1,8 дБ, подавление до 4й гармоники более 90 дБ. 

Попробовал собрать проект, по аналогии тому, что в статье Беляева, только на свою частоту на RO4003C.

После длительной подстройки получилась такая вот штука: 

 

В общем, схема работает. В полосе от 2.87 - 3.25 ГГц loss в пределах минус 1.5 дБ. На гармонике 6 ГГц затухание составило минус 90 дБ. Можно еще уменьшать полосу пропускания, что позволит повысить подавление гармоники, но при производстве и монтаже фильтра в корпус с большей долей вероятности эта частота уплывет вниз и выйдет из моих требований. Считал в AXIEMe. Кстати, с Analystom есть расхождение по частоте на 5% примерно.

Теперь будем думать с конструктором, как собрать такой корпус с требуемыми допусками. Боюсь, точность фрезеровки может подвести.. Там получается, что расстояние между экраном и поверхностью платы должно быть 2.5 мм. Плюс, достаточно точно и аккуратно придется припаивать плату к стенкам корпуса.

 

 

 

 

[Семен 0]

9 часов назад, Saniok84 сказал:

А почему тогда просто не сделать фильтр сразу на многослойной плате из роджерса? Нессиметричный полосок, простой переход на симметричный, далее фильтр.Из плюсов - сразу экран над фильтром, удобно секционировать. Минусы - его не подстроишь..

Все будет зависеть от допусков долщины препрега, которая от партии к партии, поставляемых производителем плат, может значительно отличаться. Изготавливая экспериментальный образец подобного фильтра, мы допустили ошибку и на верхней печатной плате, которая по расчетам должна была быть односторонней, на bottom слое оставили металлизированный слой, соединяющийся с экраном нижней платы и соответственно всей конструкции. Толщина металлизированного слоя 0.018 мм, т.е. на данную величину резонаторы сдвинулись относительно друг друга и между платами образовался воздушный зазор - фильтр сдвинулся вверх по частоте порядка 300 МГц относительно центральной в 10см диапазоне. Настраивали заполнением полостей экранов диэлектриком типа фтороплата.

[Saniok84 0]

On 4/30/2019 at 11:43 PM, Семен said:

Все будет зависеть от допусков долщины препрега, которая от партии к партии, поставляемых производителем плат, может значительно отличаться. Изготавливая экспериментальный образец подобного фильтра, мы допустили ошибку и на верхней печатной плате, которая по расчетам должна была быть односторонней, на bottom слое оставили металлизированный слой, соединяющийся с экраном нижней платы и соответственно всей конструкции. Толщина металлизированного слоя 0.018 мм, т.е. на данную величину резонаторы сдвинулись относительно друг друга и между платами образовался воздушный зазор - фильтр сдвинулся вверх по частоте порядка 300 МГц относительно центральной в 10см диапазоне. Настраивали заполнением полостей экранов диэлектриком типа фтороплата.

В смысле? Я что-то не понял 10 см - это 1 ГГц. У вас фильтр съехал на 30% из-за допуска по толщине диэлектрика 18 мкм и  откуда там воздушный зазор, это же не по технологии? И что за полости, можно как то поподробнее?

[yurik82 0]

6 часов назад, Saniok84 сказал:

фильтр съехал на 30% из-за допуска по толщине диэлектрика 18 мкм

 

В 30.04.2019 в 23:43, Семен сказал:

по расчетам должна была быть односторонней, на bottom слое оставили металлизированный слой

 

[Saniok84 0]

19 hours ago, yurik82 said:

 

 

Изначально писали про допуски по препрегу от партии к партии. А у них в экспериментальном образце топология была не правильная полностью. При чём здесь допуск по препрегу? 

У меня например фильтр на внутренних слоях на u-резонаторах съехал всего на 0.5%

[ser_aleksey_p 0]

On 4/25/2019 at 12:41 PM, MW_Юрий said:

Не понял что давить. Гармоники передатчика или, то что от этих гармоник принимает ресивер. Похоже с ресивером проблемы. Тогда все понятно. Работу выполняют зашаренные вч аналоговики из 60-х. Никто и нигде и уже как 50 лет не строят ресиверы и пытаются решить проблемы какими то допотопными фильтрами на проволочках (если ресивер?). Фильтры на проволочках и подобных это так, слегка поиграться, а все решает цифра. Ваши сколько там 2ГГц нужно сбросить на ПЧ (а можно и не сбрасывать) и ADC, а далее цифровой ресивер и далее FIR или много других (тот же LPF) и получите 100dB играючи. Менять команду надо. Аналоговиков на улицу,  нормальных хардовцев железо и FPGA цифровиков-сигнальщиков. И чем раньше это поймете, тем меньше шансов обанкротиться.

А на испытаниях эти хардовцы падают на колени с просьбой срочно, прямо сейчас, сотворить фильтр децибелов на 110. Иначе - пипец, придется идти на улицу.