6. Проектирование фнч.

Электрическим фильтром называется пассивная линейная цепь с резко выраженной частотной избирательностью. Фильтры широко применяются в радиотехнических системах для частотной селекции нужного сигнала на фоне других сигналов или помех.

В диапазоне СВЧ фильтр представляет собой линию передачи, включающую неоднородности, согласованные в определенной полосе частот и резко рассогласованные вне этой полосы. В этом смысле работа фильтра похожа на работу широкополосного согласующего устройства (иногда фильтр используется для широкополосного согласования.) Для уменьшения потерь в полосе пропускания фильтр должен выполняться из реактивных элементов. Главным параметром фильтра является его частотная характеристика.

Главным назначением фильтров является подавление одних частотных составляющих сигнала и пропускание других. Частотная характеристика фильтра есть кривая зависимости затухания в нем от частоты. Фильтры различают: ФНЧ – фильтр нижних частот; ФВЧ – фильтр верхних частот; ППФ – полосно-пропускающий фильтр; ПЗФ – полосно-заграждающий фильтр. При построении гибридных и интегральных схем СВЧ обычно используют несимметричные полосковые линии. Фильтры из отрезков несимметричной полосковой линии очень технологичны и почти не нуждаются в настройке при использовании достаточно точной методики расчета конструкции.

Существующие фильтры подразделяют на четыре основных класса: с максимально плоской характеристикой; с чебышевской характеристикой; фильтры, состоящие из идентичных звеньев и фильтры с эллиптическими характеристиками.

Фильтр нижних частот из отрезков микрополосковой линии показан на рисунке 11.

Секции фильтра нижних частот имеют одинаковую фазовую длину, но разные волновые сопротивления. Фильтры подобного типа используются в диапазоне частот от 1 до 10 ГГц.

Рисунок 11. Фильтр нижних частот из отрезков микрополосковой линии.

Исходными данными при расчёте фильтра нижних частот являются:

Максимальное затухание в полосе пропускания Az=1дБ
Подавление второй гармоники не менее An=30 дБ;
Начало полоса задержания: f2=10,5 ГГц
Частота среза: f3=11,5 ГГц.
КСВ: 1,5.

Выбор материала диэлектрика и толщины подложки производится исходя из требований, предъявляемых к конечному устройству, экономических соображений, материалов, применяемых при производстве остальных узлов устройства. Руководствуясь техническим заданием, рассчитаем ФНЧ на диэлектрике из плавленого кварца и подложке толщиной 0.35 мм.

Толщина подложки h=0.35.

Диэлектрическая проницаемость εr=9.8

Число секций ФНЧ n принимается ближайшему большему нечетному значению к рассчитанному по формуле