ППФ СВЧ на прямоугольном волноводе, расчет Опции

[WASABY]

Доброго дня.
Я рассчитал количество звеньев. Нашел добротность всего фильтра и требуемую добротность для каждого звена.
Нужно построить прототип фильтра на пластинчатых диафрагмах.
Нашел схему:

Но из литературы узнал, что реализация такой схемы на СВЧ невозможна. Вместо нее используют:

где расстояние между контурами равно четверти волны.

У меня такой вопрос. Как рассчитать геометрические размеры пластинчатой индуктивной диафрагмы для приведенной выше СВЧ схемы?

Здесь файл с моими расчетами и таблицами - http://ipload.ru/text/6171
Здесь расчеты в маткаде - http://ipload.ru/file/6172

Заранее благодарен за ответы по теме.

[WASABY]

Может кто скажет правильно хоть считаю или нет?

[andybor]

Может кто скажет правильно хоть считаю или нет?

Там всё написано:
Фильтры СВЧ, Согласующие цепи и цепи связи. Маттей, Янг, Джонс. Москва, Связь. 1971-1972

[Lars]

http://lord-n.narod.ru/walla.html

[WASABY]

Там всё написано:
Фильтры СВЧ, Согласующие цепи и цепи связи. Маттей, Янг, Джонс. Москва, Связь. 1971-1972

Спасибо за интересную книгу. Но ни в первом, ни во втором томе я не нашел расчет ППФ на пластинчатых диафрагмах в прямоугольном волноводе

[andybor]

....Но ни в первом, ни во втором томе я не нашел расчет ППФ на пластинчатых диафрагмах в прямоугольном волноводе

А что такое: "ППФ на пластинчатых диафрагмах в прямоугольном волноводе"?
Даже "Всёзнающий Гугл" про такое ничего не знает

[WASABY]

http://lord-n.narod.ru/walla.html

К сожалению, не нашел ни в одной книге, каким-либо образом связанных с СВЧ фильтрами, как рассчитать размеры индуктивной диафрагмы. Хотя есть несколько полезных книг по самому предмету, спасибо, думаю, пригодятся в дальнейшем.

А что такое: "ППФ на пластинчатых диафрагмах в прямоугольном волноводе"?
Даже "Всёзнающий Гугл" про такое ничего не знает

Полосно Пропускающий Фильтр выполненный в виде прямоугольного волновода, в котором в качестве согласующего устройства используются пластинчатые диафрагмы (в моем случае индуктивная).

Индуктивная диафрагма изображена на этом рисунке под буквой Б



Неужели никто с этим никогда не сталкивался?

[andybor]

К сожалению, не нашел ни в одной книге, каким-либо образом связанных с СВЧ фильтрами, как рассчитать размеры индуктивной диафрагмы. Хотя есть несколько полезных книг по самому предмету, спасибо, думаю, пригодятся в дальнейшем...............................
Полосно Пропускающий Фильтр выполненный в виде прямоугольного волновода, в котором в качестве согласующего устройства используются пластинчатые диафрагмы (в моем случае индуктивная).

Индуктивная диафрагма изображена на этом рисунке под буквой Б.........

Какой-же вы невнимательный! Всё там есть:
Фильтры СВЧ, Согласующие цепи и цепи связи. Маттей, Янг, Джонс. Москва, Связь. т.1. 1971
8.06. Волноводные фильтры с параллельной индуктивной связью. стр.382-389

[s-shev]

А с какими параметрами ППФ вам требуются?

[Jack_11502]

Какой-же вы невнимательный! Всё там есть:
Фильтры СВЧ, Согласующие цепи и цепи связи. Маттей, Янг, Джонс. Москва, Связь. т.1. 1971
8.06. Волноводные фильтры с параллельной индуктивной связью. стр.382-389

Если быть точнее, то автор темы говорит о расчёте волноводных фильтров с четвертьволновыми связями, следовательно смотреть надо параграф 8.10 Маттея т.1.

С уважением

[WASABY]

Какой-же вы невнимательный! Всё там есть:
Фильтры СВЧ, Согласующие цепи и цепи связи. Маттей, Янг, Джонс. Москва, Связь. т.1. 1971
8.06. Волноводные фильтры с параллельной индуктивной связью. стр.382-389

Эту главу я видел, но там размеры диафрагмы рассчитываются по графикам. Соотношение широкой стенки волновода к длине волны там максимальное 1.3 , у меня соотношение 1.4 (нет моей кривой). Кроме того, в этой главе не рассматривается расчет толщины пластины.

А с какими параметрами ППФ вам требуются?

Вот что мне дано по условию:
-ширина полосы пропускания фильтра = 11 %;
-ширина полосы заграждения фильтра = 16 %;
-максимальное затухание в полосе пропускания = 0,9 дБ;
-минимальное затухание в полосе заграждения = 40 дБ;
-тип АЧХ фильтра – максимально плоская характеристика;
-тип диафрагмы – пластичная.
-f0 = 9,4 ГГц

По расчетам у меня получилось, что количество звеньев равно 16.



 zapiska.pdf ( 135.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1289
- мои расчеты, с описанием формул.

[WASABY]

И еще один вопросы по теме.

1) в справочнике Фельдштейна есть расчет фильтра на индуктивных штырях и приведены графики зависимости проводимости штырей от добротности звена при разных номерах резонанса. Такой вопрос: эти зависимостей будут такими же и для пластинчатой индуктивной диафрагмы?

2) Что делать с полученной величиной начальных добротностей каждого звена (может эту величину нужно вычесть или, наоборот, прибавить к рассчитанным значениям добротности каждого звена?)? Зачем она нужна?

Заранее благодарен за ответы.

[serg05]

Какой-же вы невнимательный! Всё там есть:
Фильтры СВЧ, Согласующие цепи и цепи связи. Маттей, Янг, Джонс. Москва, Связь. т.1. 1971
8.06. Волноводные фильтры с параллельной индуктивной связью. стр.382-389

а можно мне эту книжицу заиметь ? serg_s_05@mail.ru

[Vend]

Думаю, вам должна помочь эта книжка: Фильтры и цепи СВЧ под ред. Акио Матсумото .djvu
http://slil.ru/28198314

[WASABY]

а можно мне эту книжицу заиметь ? serg_s_05@mail.ru

Отправил

Думаю, вам должна помочь эта книжка: Фильтры и цепи СВЧ под ред. Акио Матсумото .djvu

Спасибо, буду сейчас ее смотреть

[attache]

Решая подобную задачу наткнулся на неточности в книге Фельдштейн "Справочник по элементам волноводной техники", 1967
1. На стр.413 в примере начальные добротности по нагруженным, посчитаны от фонаря.

2. Построил в Маткаде графики по формуле (8.15) стр.411, они отличаются от графиков на рис. 8.10.
Если не лень взгляните. Это бок в книжке или я туплю?
Также ищу книгу ФЕЛЬД Я.Н. СПРАВОЧНИК ПО ВОЛНОВОДАМ, СОВ.РАДИО, 1952 год
на которую ссылаются, как на источник формулы.

Сообщение отредактировал attache - Oct 22 2011, 19:28

[l1l1l1]

1) в справочнике Фельдштейна есть расчет фильтра на индуктивных штырях и приведены графики зависимости проводимости штырей от добротности звена при разных номерах резонанса. Такой вопрос: эти зависимостей будут такими же и для пластинчатой индуктивной диафрагмы?

нет, зависимости будут другими.
у меня на работе должна быть эта книга Фельда. если не пропала - в понедельник отсканирую пару страниц.
а пока можно посмотреть очень приближенную формулу для пластинчатой диафрагмы здесь:
http://radioforall.ru/2010-01-11-14-45-56/...-01-11-15-56-51

2) Что делать с полученной величиной начальных добротностей каждого звена (может эту величину нужно вычесть или, наоборот, прибавить к рассчитанным значениям добротности каждого звена?)? Зачем она нужна?

хорошо показан расчет волноводных полосовых фильтров
с четвертьволновыми связями в книге Моделя (2-я глава):
http://freshfile.net/item/235022/model-am-...temah-1967.html
правда, Модель (и все остальные тоже) вместо пластинчатых использует более технологичные стержневые диафрагмы.
вообще-то фильтры с четвертьволновыми связями уже лет 40 никто не делает.
где-то в начале 50-х годов прошлого века Кон (Cohn S.B.) опубликовал точную методику расчета фильтров с непосредственными связями, упомянутых по первой ссылке.
вообще странное задание. где такие дают?
ту же избирательность можно получить с 7-ми звенным фильтром чебышевского типа.

[attache]

а пока можно посмотреть очень приближенную формулу для пластинчатой диафрагмы здесь:
http://radioforall.ru/2010-01-11-14-45-56/...-01-11-15-56-51

посмотрите на формулу (4.98) по выше приведенной ссылке.
Это зависимость добротности от нормализованной проводимости
она приблизительно равна и похожа на формулу (8.15) с.411 из Фельдштейна "Справочник по элементам волноводной техники",
и на формулу (9.44) Фельдштейн "Синтез многополюсников".
В последней говорится, что график этой зависимости есть в Альтман "Устройства серхвысоких частот"- пролистал всю, не нашел.
И на этой литературе выучилось не одно поколение. Может это и не существенно но раздражает.
2 l1l1l1 Если не затруднит, найдите в Фельде эту формулу. Я в электронном виде никак не могу найти. На ifoldere ссылка просрочена.

[l1l1l1]

...И на этой литературе выучилось не одно поколение. Может это и не существенно но раздражает.

attache, вам не надо раздражаться, вам тоже надо учиться.
сейчас доступ к мировой технической литературе широко открыт.
и вы должны видеть, как постепенно уточнялись эти формулы, как они начинали учитывать все больше эффектов.
и вам должно быть понятно, что никакие формулы не могут описывать реальные объекты абсолютно точно.
и вам видно, что понятие нагруженной добротности, прозрачное для резонаторов на сосредоточенных элементах,
становится достаточно мутным в случае резонаторов на линиях передачи,
особенно несимметрично нагруженных, как в реальном фильтре.
именно поэтому в дальнейшем перешли от этих добротностей к коэффициентм связи.
единственное, что наши формулы могут описывать, это некие абстракции, существующие только в нашем воображении,
вроде бесконечно тонких диафрагм, да и то с грехом пополам.

2 l1l1l1 Если не затруднит, найдите в Фельде эту формулу. Я в электронном виде никак не могу найти. На ifoldere ссылка просрочена.

вот теперь обещанное:


ну и вместе с кривыми, постранично:
 Feld226_227.PDF ( 106.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 141
 Feld228_229.PDF ( 103.09 килобайт ) Кол-во скачиваний: 163
 Feld230_231.PDF ( 151.54 килобайт ) Кол-во скачиваний: 209

желаю успехов!

[attache]

attache, вам не надо раздражаться, вам тоже надо учиться.

l1l1l1, большое спасибо за внимание.
Я прекрасно понимаю что большинство этих формул получены эмпирическим путем, либо приблизительные.
Раздражение вызывает указание в книге ссылки в "никуда", вычисления по методу "стеля" (укр. среднепотолочные), указание формулы и не соответствующего ей графика.
Найдите в Фельде зависимость добротности от нормализованной проводимости.

PS: В моем варианте фильтр с штыревыми диафрагмами. Попробую посчитать как получится и проверить в HFSS.

[barr]

[b]Я прекрасно понимаю что большинство этих формул получены эмпирическим путем, либо приблизительные.

с чего вы взяли, что формулы получены эмпирическим путем?
при эмпирическом пути как минимум странно вводить эллиптические интегралы.
формулы для проводимостей выводятся эквивалентным статическим методом, как было указано в цитатах выше.
Кстати, формулы и графики из Фельда (1952 г) во многом дублируются в книжке Marcuvitz N. Waveguide Handbook (1986 г), есть тут http://lord-n.narod.ru/walla.html

[attache]

barr
Спасибо за книгу.
Раньше не обращал внимания на не рускоязычные книги.
Не могу сказать, что с легкостью но понять можно.

Сейчас посчитал фильтр. Первые штыри подозрительно тонкие диаметр 0,094мм для волновода 23Х10.

Сообщение отредактировал attache - Oct 26 2011, 21:45

[barr]

barr
Спасибо за книгу.
Раньше не обращал внимания на не рускоязычные книги.
Не могу сказать, что с легкостью но понять можно.
Сейчас посчитал фильтр. Первые штыри подозрительно тонкие диаметр 0,094мм для волновода 23Х10.

если есть трудности с восприятием английского - есть еще такая книжкечка
Машинное проектирование СВЧ устройств Гупта К., Гардж Р., Чадха Р
http://www.padabum.com/d.php?id=5006
в доступной форме и кратко даются формулы по расчету штыревых диафрагм.
Формулы упрощены по сравнению с Marcuvitz'ем.

[attache]

Рассчитал фильтр по методике изложенной в Фельдштейне "Справочник по элементам волноводной техники".
Исходные данные: f0=11.3 ГГц, полоса пропускания 6%, заграждения 16%.
затухание в полосе пропускания 1.3 дБ, заграждения 38 дБ. Тип АЧХ - МПХ, тип диафрагмы штыревая, количество штырей 2.
Рассчет MathCAD 11:  filter.rar ( 21.83 килобайт ) Кол-во скачиваний: 79

В формате HTML:  filter.html ( 20.18 килобайт ) Кол-во скачиваний: 135

Промоделировал в HFSS.
 filterHFSS.rar ( 28.58 килобайт ) Кол-во скачиваний: 80

Характеристика очень далека от требуемой.

[l1l1l1]

Рассчитал фильтр по методике изложенной в Фельдштейне "Справочник по элементам волноводной техники".
Исходные данные: f0=11.3 ГГц, полоса пропускания 6%, заграждения 16%.
затухание в полосе пропускания 1.3 дБ, заграждения 38 дБ. Тип АЧХ - МПХ, тип диафрагмы штыревая, количество штырей 2.
Рассчет MathCAD 11:[filter.rar]
В формате HTML:[filter.html]
Промоделировал в HFSS.
[filterHFSS.rar]
Характеристика очень далека от требуемой.
[Sparam.JPG]

скорее всего в литературе, которой вы пользуетесь, есть неточности и даже ошибки.
но гораздо более вероятны ошибки, которые допускаем мы, пользуясь литературой.
эти ошибки должны нас раздражать сильнее.
вот например, пытались ли вы посмотреть, как выглядит файл html, скачиваемый из вашего аттачмента?
не намного удобнее пользоваться файлами Mathcad.
во-первых, не у всех эта программа есть, а во-вторых, уж очень старая у вас версия.
мне удалось найти только v15, и может быть поэтому, а может потому,
что я этой программой не пользовался очень давно,
мне не удалось привести начало вашего текста к читабельному виду:

посмотрев ваш проект HFSS, я сразу понял, что основная ошибка сделана в определении длин резонаторов.
чем меньше проводимость диафрагм (тоньше штыри, больше окна),
тем короче должен быть резонатор, а у вас наоборот.
это потому, что в формуле Фельдштейна вы употребили арккотангенс, вместо арктангенса.
ну и не знаю, зачем намудрил Фельдштейн с номером резонанса, но вы его поняли неправильно.
короче, вместо вашей формулы
должно получиться
больше я ничего не менял, длины связей ls изменились автоматом.
в HFSS у меня получилось следующее:

конечно, не идеально, но уже лучше.
проект не выкладываю, потому что у меня более новая версия, и вы не сможете его открыть.
в проекте я увеличил минимальное число рефайнментов до 10-ти и в Frequency sweep
выбрал Sweep type "Fast" вместо "Deskrete", а Step size "0.001" GHz вместо "0.5" GHz.
так лучше.
и еще я бы вам советовал в крайних резонаторах использовать одноштыревые диафрагмы,
а то уж очень тонкие штыри в них получаются.
мы всегда в крайних диафрагмах делали на один штырь меньше -
и для узкополосных, и для широких, и для максимально плоских, и для чебышевских,
и для четвертьволновых связей, и для непосредственных.

[attache]

l1l1l1
Огромное Вам спасибо з проделанный труд!

Я стремился сохранять в формате более ранних версий, поскольку не у всех есть свежие версии.У меня v.14.
И в формате HTML сохранял для тех, у кого маткад не установлен.
Только не подумал, что все формулы остались картинками в соседней папке...

это потому, что в формуле Фельдштейна вы употребили арккотангенс, вместо арктангенса.
ну и не знаю, зачем намудрил Фельдштейн с номером резонанса, но вы его поняли неправильно.

Фельдштейн страница 413.
Опять пимер по методу Стеля...

Покопавшись глубже нашел источник ошибки. Всё начиналось с номера резонанса.
Графики приведенные в книге соответствовали k=2.
Изменились проводимости.
Получилась такая характеристика:

Только вот получается что АЧХ сдвинута вверх по частоте на 0,1ГГц.
Это должно устраняться настрйкой фильтра в процессе изготовления или нужно копать глубже?
Ахив с расчетами и моделью в HFSS:  Filter.rar ( 126.5 килобайт ) Кол-во скачиваний: 83

Еще раз спасибо!


Сообщение отредактировал attache - Oct 31 2011, 12:39

[barr]

Только вот получается что АЧХ сдвинута вверх по частоте на 0,1ГГц.
Это должно устраняться настрйкой фильтра в процессе изготовления или нужно копать глубже?
Ахив с расчетами и моделью в HFSS:  Filter.rar ( 126.5 килобайт ) Кол-во скачиваний: 83

Еще раз спасибо!

Самый простой способ получения требуемого результата - пересчитать фильтр, сдвинув в сторону уменьшения (вниз) центральную частоту.
Величина сдвига легко подбирается. Скорее всего, она будет меньше 0,1 ГГц.

[EVS]

Ахив с ... моделью в HFSS...

Совет: если ввести еще одну плоскость симметрии, Е, то можно без потери точности весьма заметно сэкономить и память и время.