Добрый день. Мы занимаемся проектированием полосовых фильтров для усилителей.
Раньше работали на более низких частотах. Последний проект - фильтр 66-88МГЦ полоса.
В этом случае получился фильтр на LC элементах. Он удовлетворял заданному ослаблению, неравномерности и др...

Поделитесь пожалуйста Вашим опыт проектирования фильтров на частотах порядка 300 МГЦ.
Полоса пропускания 40Мгц Ослабление за полосой -40 -50Дб. Неравномерность АЧХ менее 1 дБ.

На каких элементах обычно реализововаются фильтры на таких частотах?
По прежнему подойдёт LC? Микрополоски??

Думаю, реализация будет зависеть от допустимой полосы расфильтровки, Если она большая можно и на обычных LC элементах делать. При малой, используйте спиральные резонаторы с регулируемой электромагнитной связью. Для примера поищите фильтр для р/ст "Алтай" или " Валимот". У Вас получится даже попроще,т.к. полоса намного шире.

Когда-то делал полосовой фильтр f0=440MHz, BW=60MHz на микрополосковых резонаторах, настраиваемых емкостями, так наз. гребенчатой структуры, расчет по методике в книге Г.Ханзел Справочник по расчету фильтров 1974. Материал - стеклотекстолит FR4.


Измеренной АЧХ не сохранилось, но помню, что с точностью до 1dB совпала с расчетной.


Сообщение отредактировал Proffessor - Sep 19 2013, 12:56

Проффессор, а может на 2дБ ниже расчетной? На FR4. И немножко колокол.
То Антон. Затухание на какой отстройке? Минисеркиты на Ваши требования не делают, но есть похожие. http://217.34.103.131/pdfs/RBP-280+.pdf
Спиральники 3-го порядка делаются за час http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t...ll=1#post852342 - учтите, это 2% относительной полосы. И материалы специально брались с помойки. 3.5дБ потерь. Расчет берется отсюда http://tonnesoftware.com/helical.html - там емкостная связь (окошко сверху), можно по Ханзелу, или точнее, Звереву - индуктивную, окошко снизу, смотря что требуется больше задавить - выше полосы пропускания или ниже.
Можно на коаксиалах http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t...ll=1#post841438
В Женезисе на это вроде есть визард.

Сообщение отредактировал ledum - Sep 19 2013, 13:33

Извините, вот точные параметры:

Полоса пропускания по упровню 3 дБ 250-400 МГц
Неравномерность 1.5 дБ
Ослабление 0-200 и 500- 1000Мгц менее 50 дБ



Раньше некогда не интересовался спиральниками, теперь посмотрю)


На коаксиалах для нашего устройства большие габариты выдут. Да и не пользовался ими некогда. Тоже посмотрю, спасибо)


Мы тоже пользуемс Женезисом, Filtr Solution.

Кто то пытается сейчас Microwave Office внедрить. Какое Ваше мнение об этой программе?


Книга Ханзел у нас лежит, пользуемся)

Сообщение отредактировал AntonFootball - Sep 20 2013, 05:38

Упс. Мне кажется 9-й порядок Чебышева или 7-й Золотарева (Эллиптик, Кауэр). Я умываю руки. Спиральники не-е. LC (наиболее вероятно) или микрополосковый со связанными лямбда на четыре с лямбда на четыре на корпус - но размер на ФР4 Вам не понравится, даже если свернуть меандром. Приложение можно свернуть до 120х100мм где-то, + LFCN-575 какой-нибудь. Короче, Женезис в руки - там все есть.

Сообщение отредактировал ledum - Sep 20 2013, 08:18

В Genesys синтезирую Band-pass фильтр (ПФ) Запускаю линейный аналис - и получается всё супер. Красивая характеристика. Запускаю оптимизацию - программа справляется.

СОЗДАЮ ТОПОЛОГИЮ. Модилирую с учётом топологии в модуле Sonet. Характеристика разваливается. Пытаюсь оптимизировать. Задаю хотябы один параметр S21-неравномерность менее минус 4 дБ и более минус 7. Программа не может оптимизировать даже в таких воротах. Пробывал различные виды топологий.

На низких частотах свё удовалось. В чём может быть проблема?)

Господа, а чем не нравится эллиптический 5-го порядка:


Вполне реализуемо в элементах, правда, сразу вопрос: под какую мощность и как далеко надо давить? Катушки дадут резонансы в диапазоне 700-1000МГГц. К печати надо относиться очень внимательно, возможно, потребуется экранирование звеньев друг от друга. Т.е. надо поработать с расчетом и определить режимы, конструкцию, а на первый взгляд вполне.
Печатные и спиральные варианты скорее всего не пройдут из-за широкой полосы.

Реализуемо, но с трудом-с. Играться с сосредоточенными элементами можно до 200MHz, но выше - борьба с паразитными реактивностями как правило, заканчивается поражением, тем более для начинающих (даже несмотря на ценные советы типа тщательно рассчитать и продумать топологию и проч.). Вглядитесь внимательно в свою схему: там наличествуют по сути семь резонаторов параллельного типа, которые вполне могут быть выполнены в виде спиральных или полосковых и без всяких дополнительных резонансов. Правда, еще надо побороть паразитную емкость на землю с точки соединения двух последовательно включенных резонаторов. Если не зацикливаться на эллиптических фильтрах, чебышевский 7-го порядка на семи заземленных резонаторах и с индуктивными (четвертьволновыми) связями более реален. Такой фильтр относится к квазиполиномиальным, его Filter Solution не понимает, поэтому его надо рассчитывать вручную (по Ханзелу - считать волновые сопротивления резонаторов и коэффициенты связи между ними).

Сообщение отредактировал Proffessor - Sep 28 2013, 06:02

Надо не бороться, а учитывать, и в этом отношении AntonFootball взял правильное направление. Для оптимизма подкину несколько примеров гиговых LC-фильтров на основе библиотек Modelithics:

В Genesys:
Application Note 29: Lumped Element Low-Pass Filter Design And Optimization Using Agilent Genesys Software

В MWO:
Application Note 18: Lumped Element Low-Pass Filter Design And Optimization

В ADS:
Application Note 17: Lumped Element Filter Design And Optimization

В последнем примере - экстрим дизайн - полосовой LC-фильтр на 5.4 ГГц, номиналы элементов измеряются десятыми долями пФ и нГ. Для тех, кто не верит, предлагают купить кит и убедиться. Слабо верю в практическую сторону на таких частотах, но до 3-4 ГГц вполне возможно, и это подтверждается серийными изделиями многих фирм (не буду перечислять). На мой взгляд, на высоких частотах нужно постараться избежать фильтров высоких порядков, скажем более 5-го, в крайнем случае делать их составными с развязкой через усилитель. Иначе топология начинает носить распределенный характер, внося лишние нули и полюса. Широкополосные фильтры хорошо получаются путем комбинирования ФНЧ и ФВЧ, в последних версиях Filter Solutions такие комбинации уже синтезируются.

Если ссылки перестанут работать, то смотреть здесь Benchmark Filter Design Kits



Неравномерность задается по S11, можно взять <-15 дБ, и приоритет на него побольше поставить.


Сделать можно и на ФЛАНе десятка, если память не изменяет, по размерам получался где-то 8x5 см, восьмизвенный лямбда на четыре без сворачивания в гармошку, на диапазон 200-400 МГц.

Неплохо было бы, чтобы Ваш оптимизм был подкреплен не только чьими-то примерами из инета и общими теоретическими рассуждениями, но и Вашим собственным практическим опытом.

Сообщение отредактировал Proffessor - Sep 29 2013, 15:09

Это методика, как разрабатывать на дискретных элементах на СВЧ. Не обязательно фильтры, есть еще усилители, умножители, ГУНы, цепи согласования. И везде нужны точные модели. Раньше сам составлял по измеренным S-параметрам, сейчас вижу есть готовые модели и возможно более точные. Привожу ссылки, опираясь на свой опыт.

Не люблю я ФЛАН. Мы работали на поликоре и ХС - никаких проблем. Почти. А мы серийщики были. До нескольких тысяч в год - это не пару фильтров за год настроить. А соседнее КБ, тоже серийное сопровождение, с ФЛАНом мучилось. Разброс эпсилон от партии к партии был сопоставим со стеклотекстолитом. Не умели молдаване его нормально делать. Плюс легко отскакивала медь, плюс часто были складки фольги. Хотя фильтр для спутников 5-й порядок 950 - 1750 (в те годы было не до 2150, как сейчас) вырезал скальпелем со штангенциркулем как раз на ФЛАНе, правда 3 или 5 (по ширине полосков больше похоже) с копейками не помню уже. Благо из изолятора брака ФЛАН можно было набирать десятками листов.
Но здесь понятно как сворачивать такие фильтры. Главное достаточно разнести резонаторы и смежные дорожки - может получиться эллиптическая составляющая и прямо в полосе. Один раз досворачивался до дырки режекции в полосе пропускания аж на 20 дБ. Что касается сосредоточенных - то надо при таких требованиях иметь элементы подстройки. Почему и отошел от обсуждения. При реальных добротностях компонентов даже на 9 порядке не удалось получить пару неравномерность-затухание. Да и добротность плохая у тех же триммеров Мурат - если подстраивать емкости. Если это только не Гигатрим от Джохансона. Иначе подавление за полосой трудно получить. Да и опыт нужен для настройки.

Сообщение отредактировал ledum - Sep 29 2013, 19:10

печатные фильтры, подобные показанному в предыдущем сообщении ledum,
при восьми-девяти резонаторах будут иметь солидные габариты.
при четвертьволновых резонаторах будут иметь пропускание от 3*F1 до 3*F2,
то есть от 750 до 1200 МГц.
поэтому я бы занялся фильтром на сосредоточенных элементах, подобном фильтру,
предложенному Serg1956, только не на параллельных контурах, а на последовательных,
так как в этом случае, как следует из моего скромного опыта, меньше влияние паразитов.

по устройствам СВЧ на сосредоточенных элементах книжка есть:
Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В.,
"Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами".
аж 1984 года, и хотя тогда не существовала Modelithics, успешно применялась
в разработке согласующих цепей, делителей, фазовращателей и направленных ответвителей.

о фильтрах там нет ни слова, но зато сейчас есть ATC, Coilcraft, Mоdelithics и AWR MWO!
полоса пропускания фильтра достаточно широка, ATC и Coilcraft делают компоненты с 1%-ой точностью,
модели компонентов Modelithics учитывают наличие и свойства подложки,
так что вполне можно, при грамотном конструировании и правильном расчете, обойтись без подстройки.

кстати, о точности компонентов.
третий пример (полосовой фильтр на 5.4 ГГц в ADS) из сообщения rloc вызывает сомнения.
для малых значений 1%-ые точности недостижимы.
конденсатор ATC600L 0.3pF имеет лучшую точность +-0.05pF,
а индуктивность Coilcraft 1nH - +-0.2nH.
при сравнительно узкой полосе пропускания характеристика фильтра должна развалиться
из-за больших отклонений от номинала (12 и 20 %) параметров компонентов.

Паразитная емкость на землю от изолированного последовательного LC-резонатора создает дополнительный полюс звена, а паразитная емкость заземленного параллельного LC-резонатора учитывается в емкости самого резонатора, поэтому более реальным следует считать квазиполиномиальный, с цепочкой параллельных резонаторов, разделенных индуктивными шлейфами. Из-за широкой полосы коэффициенты связи между резонаторами должны быть близки к единице, поэтому индуктивности связи должны быть небольшими. В самих же параллельных резонаторах можно использовать подстроечные конденсаторы, что немаловажно для технологичности. Индуктивности резонаторов (и шлейфов связи) можно выполнить в виде короткозамкнутых на землю спиральных или меандроподобных печатных проводников.
Пример моего фильтра 950-1500MHz на материале Neltec N9233 PTFE (e=2.33) t=0,7mm.


Сообщение отредактировал Proffessor - Sep 30 2013, 08:00