Jump to content

    
Sign in to follow this  
YouFake

Проектирование МПЛ фильтра с высоким коэффициентом подавления

Recommended Posts

Доброго времени суток, уважаемые форумчане!

Решаю задачу проектирования микрополоскового ФНЧ со следующими параметрами:

- частота среза: 3 ГГц;

- потери в полосе пропускания: не более 1.5 дБ;

- полоса заграждения: от 6 ГГц;

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

В размерах особо не ограничен.

Использую в расчетах среду NI AWR, решатель - AXIEM.

Материал диэлектрика в расчетах использую RO4003C (не панацея).

Пробовал считать различные варианты топологии фильтра, но столкнулся с тем, что после  EM симуляции затухания более 80 дБ в полосе заграждения достигнуть не удаётся. На практике, после изготовления - тоже, максимальный результат - 75 дБ затухания. Повышение порядка фильтра после этого значения (что в принципе логично) ни к чему не приводит, кроме как к большим потерям в полосе пропускания.

Единственное, пока не дошёл (в общем то и никогда не пробовал) до многослойной топологии фильтра.

Прошу подсказать, в каком направлении лучше двигаться, может статьи какие нибудь есть с примерами расчетов. 

Спасибо!

Share this post


Link to post
Share on other sites

А какой тип линий и резонаторов? Полосковые линии ассиметричны и неэкранированы, поэтому излучают (соотв. и принимают из принципа эквивалентности). Да и ближнее поле тоже немалое
Вот пример поля копланарной линии

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 часов назад, YouFake сказал:

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

А чем измеряете такие подавления? Не у каждого VNA такая "динамика" есть. Да и 100 дБ, как по мне, цифра какая-то запредельная (по воздуху вполне себе "пролезет"). Тут какие-то конструктивные ухищрения, наверное, должны быть.

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 hours ago, YouFake said:

Доброго времени суток, уважаемые форумчане!

Решаю задачу проектирования микрополоскового ФНЧ со следующими параметрами:

- частота среза: 3 ГГц;

- потери в полосе пропускания: не более 1.5 дБ;

- полоса заграждения: от 6 ГГц;

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

 

 

А для чего это, схема применения. Если поясните, то выяснится, что проблема будет далеко не в фильтре и все надо делать не так.

Share this post


Link to post
Share on other sites

MW Юрий, похоже до измерений дело не дошло. А по сути вопроса, из своего опыта, для обеспечения затухания 100 дБ фильтр нужно делать секционированным с полным экранированием отдельных секций. В Вашем случае я бы рекомендовал не менее 3-х секций.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Sokrat said:

А чем измеряете такие подавления? Не у каждого VNA такая "динамика" есть. Да и 100 дБ, как по мне, цифра какая-то запредельная (по воздуху вполне себе "пролезет"). Тут какие-то конструктивные ухищрения, наверное, должны быть.

Измерять наверное при помощи чего-то типа ДК1-16 или забугорного аналога. Но намерить можно все, что угодно, если не понимать, что, как и где измеряешь (пролазы, наводки). Да и с расчетами нужно разобраться, не "шумы" ли уже это вычислялки.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Quote

А чем измеряете такие подавления? Не у каждого VNA такая "динамика" есть. Да и 100 дБ, как по мне, цифра какая-то запредельная (по воздуху вполне себе "пролезет"). Тут какие-то конструктивные ухищрения, наверное, должны быть.

Keysight E5071C

Quote

MW Юрий, похоже до измерений дело не дошло. А по сути вопроса, из своего опыта, для обеспечения затухания 100 дБ фильтр нужно делать секционированным с полным экранированием отдельных секций. В Вашем случае я бы рекомендовал не менее 3-х секций.

Видел такие решения от Гаммы:

https://www.nppgamma.ru/catalog/produktsiya_proizvodstva_fgup_npp_gamma/svch_polosovye_filtry/

Заявляют, что до 125 затухание при расстройке.

Quote

А какой тип линий и резонаторов? Полосковые линии ассиметричны и неэкранированы, поэтому излучают (соотв. и принимают из принципа эквивалентности). Да и ближнее поле тоже немалое
Вот пример поля копланарной линии

Ну разные пробовали, начиная от бабочек, гребенок до встречно-штыревой конструкции резонаторов. Все равно, видимо из-за того что по воздуху просачивается,  ниже 80 не уходит, а на практике до 77 дБ затухания. Пробовали и оптимизировать топологию уменьшая площадь фильтра и повышая плотность топологии (ну и появились дополнительные связи) - дБ 2-3 дало прибавки.

Quote

А для чего это, схема применения. Если поясните, то выяснится, что проблема будет далеко не в фильтре и все надо делать не так.

Нужно с генератора 2.8-2.95 ГГц с выходной мощностью 10 Вт гасить гармоники. С него гармоника идет 5- 7дБм. Проводим эксперименты по части зондирования материалов ВЧ излучением и нам нужно избавится от гармоники, которую налавливает приемник. Развязка между антеннами - 17-20 дБ.

Рассматривали в том числе и ППФ фильтры - такая же история, но у них затухание в полосе пропускания чуть больше получалось при расчете. 

Quote

Измерять наверное при помощи чего-то типа ДК1-16 или забугорного аналога. Но намерить можно все, что угодно, если не понимать, что, как и где измеряешь (пролазы, наводки). Да и с расчетами нужно разобраться, не "шумы" ли уже это вычислялки.

Не сталкивался раньше с проблемой "шумов" AXIEM. Вполне возможно что и так.

В общем и целом нужно давить гармоники дБ на 100, при затухании в полосе пропускания не более 1.5 дБ. Каскадирование фильтров дает результат (мы на текущий момент так и делаем), но увеличивается затухание основного сигнала. Сейчас мы каскадируем три фильтра и общее затухание выходит на 3-4 дБ для основного сигнала.

 

 

Edited by YouFake

Share this post


Link to post
Share on other sites
30 minutes ago, YouFake said:

 

Нужно с генератора 2.8-2.95 ГГц с выходной мощностью 10 Вт гасить гармоники. С него гармоника идет 5- 7дБм. Проводим эксперименты по части зондирования материалов ВЧ излучением и нам нужно избавится от гармоники, которую налавливает приемник. Развязка между антеннами - 17-20 дБ.

Рассматривали в том числе и ППФ фильтры, но такая же история, но у них затухание в полосе пропускания чуть больше получалось при расчете. 

 

 

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, YouFake сказал:

с генератора 2.8-2.95 ГГц с выходной мощностью 10 Вт гасить гармоники. С него гармоника идет 5- 7дБм.

Т.е. у вас с генератора 40 дБм гармоника -35 дБн? Может не изысканный фильтр городить на -100 дБ, а починить этот генератор? Что за генератор-то такой?

Edited by Pengozoid

Share this post


Link to post
Share on other sites
Quote

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.

Давить именно гармонику с передатчика, чтоб не налавливать отраженку по гармонике. В общем, с выхода передатчика по гармонике не более -100 дБ надо.

Так-то я в целом обрисовал ситуацию.

С ЦОС мы тоже работаем, делаем разные штуки

Quote

Т.е. у вас с генератора 40 дБм гармоника -35 дБн? Может не изысканный фильтр городить на -100 дБ, а починить передатчик?

Да. Там конечный каскад усилка в нелинейном режиме работает,  не думаю, что много можно выиграть, разве что какой нибудь Push Pull городить

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 минуты назад, YouFake сказал:

В общем, с выхода передатчика по гармонике не более -100 дБ надо.

Я вот совсем не ВЧшник-разработчик, а просто имею дело с разным железом, но в моем представлении с выхода девайса должно быть что-то около -70 дБн, ну и додавите потом еще на 30 дБ. Разве это не проще, чем сделать сначала нелинейный усилитель, а потом давить каким-то сложным и изысканным фильтром?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, YouFake сказал:

Каскадирование фильтров дает результат (мы на текущий момент так и делаем)

 

4 часа назад, uve сказал:

100 дБ фильтр нужно делать секционированным с полным экранированием отдельных секций

без изоляции пространства более 70 дБ получить сложно

Вот передача в рабочей полосе (отражение <0.1 дБ)

Спойлер

E1.gif.ced9a9250d8c73a987f28a01e68da7ad.gif

Вот передача за пределами (подавление около 70 дБ)

Спойлер

E2.gif.7d1836c4184847a8c52a2e575569f7cb.gif

 

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

Начните с проектирования корпуса фильтра - что бы коэф передачи нему был не более -100dB. Посмотрите как толщина диэлектрика и диэл. проницаемость влияет, высота крышки.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this