[Hale 1]

Потихонечку осваиваю QucsStudio, несколько отличается от Qucs, Ltspice и ADS, не в лучшую сторону но все же бесплатно и быстро.

 

Попутно возникла задача согласования фильтра по лезущим высшим гармоникам, где естественно импеданс другой.

Могу снять S11  портов на обоих концах фильтра с помощью VNA.

А вот как правильно нарисовать эквивалентную модель порта с экспериментальным четырехполюсником из этих S-параметров? 

И при этом в частотном анализе.

[arhiv6 14]

А зачем делать эквивалентную модель, если можно забрать из VNA файл с S-параметрами, а в Qucs вставить компонент Файловые компоненты->Файл S-параметров? Или VNA не умеет экспортировать touchstone файлы?

[uve 3]

Может я не понял ? Зачем фильтр согласовывать для гармоник? Ведь фильтр как раз и отсекает гармоники своей несогласованностью на частотах гармоник.

[Hale 1]

А, это распространенная проблема против которой применяют широкополосные циркуляторы+ особенно между каскадами. Но циркуляторы велики, не очень то широкополосны и дороги.

Суть в том что если высшие гармоники (которых нет в источнике) возвращаются из нелинейной нагрузки в диапазоне несогласованном с источником, они застревают в цепях между ними, резонируют и в итоге излучаются; ну это самое малое.

Есть варианты решения, но все они требуют как мниимум симуляции/оптимизации с лабораторно-достоверными импедансами источника и нагрузки. А поскольку в широкой полосе импедансы накручивают разное количество петель, на бумажке считать практически невозможно.

А почему фильтр, ну к слову. Вы же его согласовываете не толкько по пропусканию, но и по заграждению.

[arhiv6 14]

В 13.09.2023 в 09:40, Hale сказал:

А, это распространенная проблема против которой применяют широкополосные циркуляторы+ особенно между каскадами. Но циркуляторы велики, не очень то широкополосны и дороги.

Т.е. нужен приемлимый КСВ не только в полосе пропускания, но и в полосе заграждения фильтра? У Э.Ред в "Справочное пособие по ВЧ технике", 1990г есть такая согласующая цепь, применял её на ~200МГц. Ещё у Minicircuits есть "Reflectionless Filter", может быть на ваши частоты есть что-нибудь готовое.

 

 

[uve 3]

6 hours ago, Hale said:

 

А почему фильтр, ну к слову. Вы же его согласовываете не толкько по пропусканию, но и по заграждению.

Похоже у нас с Вами терминология разная. Для меня согласование это уравнивание импедансов нагрузки и генератора с целью максимальной передачи мощности. Поэтому фильтр в полосе пропускания я согласовываю, а на частотах запирания настраиваю на максимум рассогласования. Вашу проблему я бы попытался решить так: На каждой частоте гармоники создал бы узкополосные пропускающие фильтры и через них подключил бы к основной линии передачи нагрузки 50 Ом. На рабочей частоте они линию не нагружают, а гармоники поглощают.

[Hale 1]

20 hours ago, arhiv6 said:

Т.е. нужен приемлимый КСВ не только в полосе пропускания, но и в полосе заграждения фильтра? У Э.Ред в "Справочное пособие по ВЧ технике", 1990г есть такая согласующая цепь, применял её на ~200МГц. Ещё у Minicircuits есть "Reflectionless Filter", может быть на ваши частоты есть что-нибудь готовое.

Вы правильно мыслите. Только фильтр с большими потерями пропускания не годится, и готового подходящего решения для нас нет по многим параметрам. Есть еще сложность с патентами на "теоретический" фильтр Моргана.

Поэтому приходится решать проблему самому делая неидеальный согласующий фильтр с подогнанными нулями.

Для этого и нужно использовать порт с частотно-зависимым комплексным импедансом в AC-решателе.

 

16 hours ago, uve said:

Похоже у нас с Вами терминология разная. Для меня согласование это уравнивание импедансов нагрузки и генератора с целью максимальной передачи мощности. Поэтому фильтр в полосе пропускания я согласовываю, а на частотах запирания настраиваю на максимум рассогласования. Вашу проблему я бы попытался решить так:

У вас неполная картина. Вы мыслите только с позиций пропускания. А большинство фильтров отсекает внеполосный сигнал, т.е. расчет заграждения и нулей не менее важно. А они зависят от импедансов на входе и выходе.

16 hours ago, uve said:

На каждой частоте гармоники создал бы узкополосные пропускающие фильтры и через них подключил бы к основной линии передачи нагрузки 50 Ом. На рабочей частоте они линию не нагружают, а гармоники поглощают.

Вы говорите о мультиплексоре. Согласен. Это хорошее, но очень сложное и громоздкое устройство. И я никогда не задумывался как их расчитывать на неравные комплексные нагрузки, что добавляет головной боли... т.е. возвращаемся снова к симуляции с частотно-зависимыми комплексными портами  

[uve 3]

7 hours ago, Hale said:

 

Вы говорите о мультиплексоре. Согласен. Это хорошее, но очень сложное и громоздкое устройство. И я никогда не задумывался как их расчитывать на неравные комплексные нагрузки, что добавляет головной боли...  

 Определите в реальной конструкции места установки фильтров и измерением определите импедансы в точках подключения на частотах гармоник. Это и будут исходные данные для расчёта фильтров.

[Hale 1]

ну так я так и делаю. Но не видно полной картины потому что импедансы крутятся и оценить полосы пропускания и заграждения сложно. особенно ниже ПП возникают непонятные нули которых в эксперименте нет. Если бы можно было аккуратненько задать комплексные S-параметры, или ABCD того резистора что нарисован на символе AC-порта. 

[Hale 1]

arhiv6, нашел. стр.44. странно, в чимуляторе толком не работает. два полюса накладываются, а от в заграждении ничего толкового не вижу.

[arhiv6 14]

В 10.10.2023 в 10:56, Hale сказал:

arhiv6, нашел. стр.44. странно, в чимуляторе толком не работает. два полюса накладываются, а от в заграждении ничего толкового не вижу.

Выложите архив с проектом.

[Hale 1]

ну проект не могу, но допустим взять значения нагрузок для 1ггц и звено по книжке. или лучше в обратную сторону.

Какие номиналы не подберу - не работает как неотражающий, а в обратну сторону потери в полосе выше чем внеполосное поглощение .

 

[arhiv6 14]

На примере фильтра BPF-F200. Первая схема - характеристика фильтра (красные графики). Вторая схема - цепочка из книги с параметрами F=200МГц (равна центральной частоте фильтра), полоса Bp=50МГц (берётся равной полосе фильтра или с запасом, чтобы не испортить характеристику фильтра в полосе пропускания, в данном случае с запасом), добротность индуктивностей Ql=100 (зависит от применяемых компонентов). Этой схеме соответствуют синие графики. На втором графике видно, что идеальная цепочка имеет согласование во всей полосе до -60дБ S11. Номиналы элементов цепочки посчитаны по формулам из книги (только значение константы из первой формулы 1,5 заменено на 0,5. Возможно, опечатка?). Третья схема, зелёные графики - совместное включение цепочки и фильтра. Видно, что в полосе пропускания графики S11 и S21 почти не меняется относительно красных графиков фильтра (т.к. цепочка посчитана с запасом на полосу 50МГц при ширине фильтра 20МГц). По второму (S11) зелёному графику видно два пика около полосы пропускания - если цепочку пересчитать на Bp=20МГц то они опустятся с -10дБ до -20дБ, но полоса пропускания фильтра начнёт уже уменьшаться. Что за пик на ~125МГц на зелёном графике - не понятно, похоже какая-то реактивность фильтра. Как применить для вашего случая: cнимите на VNA S-параметры Вашего фильтра, постройте такие же схемы, укажите в уравнениях Ваши частоты. Если Вам нужно согласование не вблизи фильтра а только на кратных гармониках от центральной частоты, то можете брать Bp=5...10*(полоса пропускания Вашего фильтра).

[Hale 1]

как я и думал. сферический конь в кубическом вакууме с широкополосными ГУ типа магнитный проводник. у вас импедансы порта 50 ом во всем диапазоне. к сожалению с реалистичным отрезком нагруженным на реактивные импедансы это уже не так просто.

Хотя странно что у меня оптимизатор Qucs даже близко к этому решени не подошел.

 

кроме того, положение резистора по моему должно влиять на характеристики схемы здесь. т.е. в книжке он должен развязывать контура. пока не пробовал передвинуть его как у вас.

 

P.S. пока отвечал, триалка ADS на широкополоске выдала более приличное решение со второй схемой. буду пробовать набросать его чип-компонентами.

так что в любом случае спасибо за пример, с него видно к чему стремиться.

кстати, как по вашему, каков должен быть номинал резистора? в книжке это не обсуждается, но похоже что корень из произведения импедансов. или все-таки вещественный импеданс того порта отражение в который надо погасить?