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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cálculo de filtros de microondas de tira. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado El autor presenta a los lectores el programa informático "BPF-PP" desarrollado por él para calcular los parámetros de los filtros de microondas de banda estrecha. El programa "BPF-PP" que se describe a continuación permite calcular filtros de banda estrecha en resonadores acoplados de media onda. Espero que sea de interés para los radioaficionados que desarrollan dispositivos de microondas. El programa está escrito en el lenguaje de programación GWBASIC, se puede transformar fácilmente a BASIC de cualquier versión y está diseñado para un usuario que tenga conocimientos previos de tecnología de línea microstrip (MPL) y filtros eléctricos. El lector encontrará información adicional en la literatura técnica, cuya lista se presenta al final del artículo. Para adquirir rápidamente habilidades en el uso del programa, consideremos un ejemplo de cálculo específico. En el texto, el contenido del programa que se muestra en la pantalla se indica entre comillas. Supongamos que cálculos preliminares o consideraciones de diseño han mostrado la necesidad de crear un filtro de segundo orden con un ancho de banda de 694 a 734 MHz. Hagámoslo sobre la base de lámina de fibra de vidrio de doble cara. Después de iniciar el programa, aparecerá el siguiente mensaje en la pantalla del monitor: "Se indica el tipo de filtro: Butterworth (2-9 órdenes) - V; Chebyshev (3-9 órdenes) - T. ¿Orden de filtros (2-9)?". Para esta pregunta, en nuestro ejemplo, ingresaremos desde el teclado el número 2. A continuación: "tipo de filtro - B resistencia de carga, Ohm? cincuenta Límites de ancho de banda, GHz: ¿Superior? .734 ¿más bajo? .694 Frecuencia central de banda de paso F0 = 0.7137186 GHz" Bajo pedido "Espesor de lámina t, mm? Espesor del sustrato H, mm? se deben ingresar las dimensiones en milímetros del material utilizado. Digamos que el grosor de la lámina es t = 0,05 mm y el sustrato de fibra de vidrio es H = 1,5 mm. Y a la consulta "¿Constante dieléctrica E?" introducimos para nuestro ejemplo E = 4,8. Seguido a esto, los resultados del cálculo aparecerán en la pantalla: " *********** CÁLCULO EN CURSO ********** ancho de las tiras pegadas W(0) =2.67 mm holgura S(0,1) = 0.14 mm cuarto de onda - 52.15 mm ancho de las tiras conectadas W(1) = 3.17 mm holgura S(1,2) = 3.13 mm cuarto de onda - 51.65 mm ancho de banda adherida W(2) = 2.67 mm holgura S(2,3) = 0.14 mm cuarto de onda - 52.15 mm" Con base en los resultados del cálculo, tomamos la siguiente decisión: en un lado de la placa de lámina de fibra de vidrio, colocamos dos tiras de lámina con un ancho W (0) y una longitud de 5,215 cm con un espacio S (0,1) entre ellos. Colocamos el segundo par de tiras conectadas en el mismo lado de la placa a la derecha, cerca del primero, y la tira superior del segundo par debe ser una continuación de la tira inferior del primer par (ver figura), pero con ancho propio W(1). La segunda tira del segundo par, de 5,165 cm de largo, se coloca con un espacio S(1,2) debajo de la primera.
La primera tira de 5,215 cm de largo del tercer par con ancho W(2) continúa la segunda del segundo par. La segunda tira del tercer par, de 5,215 cm de largo y W(2) de ancho, quedará debajo de la primera con un hueco S(2,3). La lámina del segundo lado del plato se deja sólida e intacta. Así, obtenemos una estructura de cuatro líneas de franjas ubicadas una debajo de la otra con espacios S(0,1), S(1,2), S(2,3) y desplazadas en longitud por un cuarto de onda. Las dos tiras interiores sirven como resonadores de media onda, y las dos exteriores sirven como elementos de acoplamiento de cuarto de onda con el generador y la carga. En los extremos de las tiras exteriores se conectan una carga acoplada y un generador o líneas de impedancia de onda igual a la del filtro. Algunas palabras sobre el programa. Las líneas de comando del 80 al 240 son una tabla con parámetros de filtro: prototipos Butterworth del segundo al noveno orden y Chebyshev del tercero al noveno orden con una ondulación de banda de paso de 0,28 dB, que es suficiente para la práctica de aficionados en la mayoría de los casos.
Si es necesario, en lugar de la tabla de prototipos, se puede introducir una subrutina que determine los coeficientes de los filtros prototipo de órdenes superiores y con otros valores de no uniformidad. Cabe señalar que para una mejor convergencia de los resultados prácticos con los calculados, es necesario medir primero la permitividad dieléctrica del laminado de fibra de vidrio de la placa utilizada. Para hacer esto, es necesario hacer una tira de longitud arbitraria en otra placa del mismo material, que servirá como resonador de media onda. Cerca de uno de sus extremos, la misma línea se coloca en paralelo con un espacio (casi real), pero 5 ... 10 veces más corto en longitud. Esta línea actuará como un excitador resonador. Para ello se conecta un generador en uno de sus extremos, y en el otro se carga una resistencia de 50 Ohm, previamente seleccionada. A la frecuencia de resonancia, exactamente en el medio del resonador, se forma un nodo de voltaje, que es fijado por el cabezal del detector. La permitividad efectiva se determina a partir de la expresión
donde h es el espesor de la fibra de vidrio, mm; W es el ancho de la tira del resonador, mm. Para que las mediciones de la permitividad sean más confiables, se debe elegir una longitud de resonador bastante grande: 150...200 mm. En este caso, la presencia de una capacitancia final introducirá solo un error menor. Al realizar tales mediciones, generalmente elijo el ancho del espacio entre la línea de excitación y el resonador, así como el ancho de la línea y el resonador, para que sea igual al doble del grosor del sustrato. Las mediciones se realizan a una frecuencia de no más de 1 GHz. Literatura
Autor: O.Soldatov, Tashkent, Uzbekistán
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, donde Fres - frecuencia de resonancia en MHz; L es la longitud del resonador en metros. El valor de la constante dieléctrica e del material (ingresar al programa con la letra E) se obtiene de la fórmula
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