Узкополосный фильтр в районе 3,5ГГц Опции

[Zinka]

Уважаемые форумчане !
Встречал ли кто резонансные фильтры с добротностью около 1000 в диапазоне 3400-3600МГц ?
Такое вообще существует в природе ?
Или люди сами делают ? Или заказывают ?

[Zinka]

Вы будете смеяться, но мне сказали, что можно нарисовать обычную печатную плату, рассчитав правильную картинку на полосках.
И точности 0.1 мм вполне достаточно.
И есть программа, которая рассчитывает такие полосковые фильтры.

[ledum]

Вы будете смеяться, но мне сказали.

Я бы не смеялся. Пусть тогда скажут добротность резонаторов на микрополоске на 3.4Гига (оптимистично 200-250). Какая точность топологии и материала нужна, чтобы сделать фильтр где-то 5-го порядка с полосой 1%, и чтобы на 1.7% от средней частоты подавить на 40дБ?
У Микрановцев вроде были фильтры на полосу порядка 2% и с затуханием на отстройке на полосу до 50дБ. Типа MFPW-03604-02 - может и Вам могут такое сделать.

Сообщение отредактировал ledum - Feb 9 2011, 14:06

[Zinka]

Я бы не смеялся. Пусть тогда скажут добротность резонаторов на микрополоске на 3.4Гига

Обещают 1000. На обычном стандартном текстолите.

Какая точность топологии и материала нужна, чтобы сделать фильтр где-то 5-го порядка с полосой 1%, и чтобы на 1.7% от средней частоты подавить на 40дБ?

Мне нужно немножко другое.
Полоса шириной 0.1% от центральной частоты, а давить на 40дБ - таки на расстоянии 1.5 - 2%. То есть - в 15-20 раз больше полосы.

Точность топологии - говорят, что 0.1 мм хватит, а это - укладывается в ЛЮБЫЕ стандарты людей, которые делают печатные платы с готовых файлов.

[ledum]

Обещают 1000. На обычном стандартном текстолите.

Если отбросить потери в металле (совсем неправильно для нормальных материалов типа Арлона, Роджерса и др. - там потери в металле вносят основной вклад), добротность приблизительно равна 1/tg(дельта). У стеклотекстолита тангенс дельта не лучше 0.014. Если не лень можете поискать для FR4, что то же самое. Т.е. добротность не может быть больше 70 (реально значительно хуже). Далее. Для этого материала никто не нормирует эпсилон. Точнее, нормирует, в пределах 3.9-5.2 где-то, причем сильно частотно зависимый. Ни одному нормальному человеку в голову не придет делать фильтр с полосой в 1% при разбросе возможного положения этой полосы, скажем 20%

Полоса шириной 0.1% от центральной частоты, а давить на 40дБ - таки на расстоянии 1.5 - 2%. То есть - в 15-20 раз больше полосы.

Ну и что, что полоса Вашего сигнала 0.1%? Вам надо задавить на 40дБ сигнал, отстоящий на 1.5%. Фильтр 5-го порядка с характеристикой Чебышева при неравномерности 0.1дБ ЕМНИП на расстоянии полосы давит на 36дБ. Т.е. фильтр с полосой 1% гарантировано даст 40дБ на расстоянии 1.5%. Зачем напрасно ужимать полосу? Чтобы потом иметь проблемы с термостабильностью? И с потерями в полосе?

Сообщение отредактировал ledum - Feb 9 2011, 15:47

[Zinka]

Если отбросить потери в металле (совсем неправильно для нормальных материалов типа Арлона, Роджерса и др. - там потери в металле вносят основной вклад), добротность приблизительно равна 1/tg(дельта). У стеклотекстолита тангенс дельта не лучше 0.014. Если не лень можете поискать для FR4, что то же самое.

Во, у нас как раз FR4, который собеседник называл "фарфор", и я долго хлопала глазами, пока мне не объяснили.

Т.е. добротность не может быть больше 70 (реально значительно хуже). Далее. Для этого материала никто не нормирует эпсилон. Точнее, нормирует, в пределах 3.9-5.2 где-то, причем сильно частотно зависимый. Ни одному нормальному человеку в голову не придет делать фильтр с полосой в 1% при разбросе возможного положения этой полосы, скажем 20%

Спасибо, приму к сведению.
Разумеется, при такой полосе нужна точность и стабильность.

Ну и что, что полоса Вашего сигнала 0.1%? Вам надо задавить на 40дБ сигнал, отстоящий на 1.5%. Фильтр 5-го порядка с характеристикой Чебышева при неравномерности 0.1дБ

Это сильно завышенные требования по неравномерности. 1-2дБ меня устроят.
По потерям - тоже нет высоких требований. 3дБ - фиг с ними, мне не жалко.

фильтр с полосой 1% гарантировано даст 40дБ на расстоянии 1.5%. Зачем напрасно ужимать полосу? Чтобы потом иметь проблемы с термостабильностью? И с потерями в полосе?

Полоса сигнала у нас очень узкая. И источник сигнала - очень стабильный.
А вот термостабильность самогО фильтра - вопрос интересный.

[khach]

Это сильно завышенные требования по неравномерности. 1-2дБ меня устроят.
По потерям - тоже нет высоких требований. 3дБ - фиг с ними, мне не жалко.


Полоса сигнала у нас очень узкая. И источник сигнала - очень стабильный.
А вот термостабильность самогО фильтра - вопрос интересный.

Извините, но по ответам видно, что в вопросах использования СВЧ фильтров Вы "плаваете". А отсюда следует вывод, что цифра добротности в 1000 тоже может быть недостоверна и совершенно ненужной. А от этого очень сильно меняется технология, теромостабильность, и в конечном итоге- цена. Може быть лучше огласить ТЗ на фильтр? Т.е полосу пропускания, потери в полосе, подавление в ближней зоне, в дальней, крутизну скатов. Или, если даже эти требования трудно сформулировать, то приведите эскиз спектра с пометками- это пропустить, это подавить на столько-то. А коллективный разум уж поможет подобрать подходящее. А. еще температурный диапазон и можности сигнала важны, а то вдруг у Вас сотни ватт в этом фильтре бегают.

[Zinka]

Извините, но по ответам видно, что в вопросах использования СВЧ фильтров Вы "плаваете". А отсюда следует вывод, что цифра добротности в 1000 тоже может быть недостоверна и совершенно ненужной. А от этого очень сильно меняется технология, теромостабильность, и в конечном итоге- цена. Може быть лучше огласить ТЗ на фильтр? Т.е полосу пропускания, потери в полосе, подавление в ближней зоне, в дальней, крутизну скатов. Или, если даже эти требования трудно сформулировать, то приведите эскиз спектра с пометками- это пропустить, это подавить на столько-то. А коллективный разум уж поможет подобрать подходящее. А. еще температурный диапазон и можности сигнала важны, а то вдруг у Вас сотни ватт в этом фильтре бегают.

Я СОВСЕМ не спец по СВЧ. Не сомневаюсь, что это видно.
Я - няня кафедры физики по всему диапазону электроники. От микроампер до киловатт, а сейчас они хотят - еще и до гигагерц. (Чтоб нескучно было - еще и пишу на LabView). Единственный инженер-электронщик. А физики - они всегда хотят чего-то странного. Это заметно по диапазону моих вопросов на этом форуме.
Радиоинженер по диплому. За 30 лет с тех пор - ни разу не имела дела с СВЧ. Помню - был клистрон в лаборатории СВЧ, больше меня ростом. Больше ничего не помню.

По существу вопроса:
Мне надо СИЛЬНО задавить (децибел на 50) то, что дальше 50МГц от центра. Полоса сигнала - 3МГц.
Вот и ВСЕ требования, собственно.
Фильтр ставится после смесителя типа http://www.minicircuits.com/products/fm_coax_up.html,
на который идет одна частота в районе 3500, НИКОГДА не изменяющаяся и не модулированная, а другая - например 70 МГц или 100, тоже НЕ изменяющаяся, с полосой модуляции примерно 3МГц.
Перед смесителем - тоже неплохо бы поставить фильтр на СВЧ.

Наверно так - гораздо лучше объяснить, что мы хотим.
Термостабильность должна быть такой, чтоб фильтр не сбежал от сигнала.

Мощность - единицы миливатт. Усилитель можно и после поставить, если не хватит.

Может все-таки у Вас используется какая-то керамика, ибо FR4 назвать фарфором это.... просто не могу подобрать цензурного слова.

Они имели в виду английскую аббревиатуру FR4, Эф-Ар-Фор. А я их не поняла. Потом объяснили. Разговор шел НЕ на русском языке.
Слов нет, одни буквы, и тех три. Да и то одна из них - цифра.
Я сперва правда подумала, что они говорят про фарфор. Показала на чайную чашку на столе. Смеялись все вместе.

Все остальное - большое спасибо за информацию.
Буду иметь представление, чему верить, а в чем сомневаться.
А фильтр мне пообещал профессор, ведущий курс СВЧ на кафедре электроники.
Даже не подумала не доверять ему...
Поговорю непосредственно с его аспирантом, который будет реально считать.

Кстати, Дубовой с Магнетона ответил мне на письмо.
То, что он предлагает, - вполне нам подходит, только дороговато маленько.
Рис 7 из статьи http://www.magneton.ru/admin/Opit_obraz_Filtr_na_JIG.pdf


Сообщение отредактировал Zinka - Feb 10 2011, 13:04

[khach]

Мне надо СИЛЬНО задавить (децибел на 50) то, что дальше 50МГц от центра. Полоса сигнала - 3МГц.
Вот и ВСЕ требования, собственно.
на который идет одна частота в районе 3500, НИКОГДА не изменяющаяся и не модулированная, а другая - например 70 МГц или 100, тоже НЕ изменяющаяся, с полосой модуляции примерно 3МГц.

Так может лучше подойдут режекторные фильтры? Если точно известны частоты "вредных" сигналов.
Вопрос. У Вас анализатор спектра со следящим генератором есть в наличии? Или хотя бы свип-генератор и диодная детекторная секция? Это важно чтобы понять, что советовать- покупать готовое или строить что-то самодельное. Неплохие фильтры на эти частоты радиолюбители делают из крышечек- заглушек для медных труб- покупаются в любом строй-магазине, паяются мощным паяльником практически "на коленке". Но вот потом их надо настроить. А тут без прибора уже очень сложно.

Кстати, Дубовой с Магнетона ответил мне на письмо.
То, что он предлагает, - вполне нам подходит, только дороговато маленько.

Только это перестраиваемые фильтры, к ним еще точный источник тока сооружать надо. Ну и потом настроить фильтр на свой сигнал и долговременно и с необходимой точностью этот ток поддерживать.
Вопрос второй. Частота 3500 МГц жестко задана или устроит 3475 или 3575? Потому что это стандартные частоты для 3.5 ГГц диапазона, и достать диплексоры или керамические фильтры на эти частоты гораздо проще.

[Zinka]

Так может лучше подойдут режекторные фильтры? Если точно известны частоты "вредных" сигналов.

Не думаю.
Мусора много, режекторов не напасешься.

Вопрос. У Вас анализатор спектра со следящим генератором есть в наличии?

Есть.
Но лепить фильтр сама я все равно не буду.

Но вот потом их надо настроить. А тут без прибора уже очень сложно.

Это и с прибором сложно при отсутствии опыта.

Только это перестраиваемые фильтры, к ним еще точный источник тока сооружать надо. Ну и потом настроить фильтр на свой сигнал и долговременно и с необходимой точностью этот ток поддерживать.

Это я понимаю. Но источники тока делать как раз умею.

Вопрос второй. Частота 3500 МГц жестко задана или устроит 3475 или 3575? Потому что это стандартные частоты для 3.5 ГГц диапазона, и достать диплексоры или керамические фильтры на эти частоты гораздо проще.

Ни то, ни другое.
Должна получиться итоговая выходная модулированная частота 3417 МГц, а лепить ее хотим миксером, из одной высокой постоянной (например 3500) и другой не очень высокой (70-100МГц) - модулированной. Эту пару выберем сами, произвольно.
Миксер можно делать вверх или вниз.
Синтезатор модулированной частоты работает примерно до 120 МГц (AD9954)
Модуляция частотная, не амплитудная.

Кстати.
Поскольку на этом форуме очень добродушно относятся к фарфоровым чайникам, то еще вопрос:

Если есть частота в районе 100 МГц (какая надо, любая), то на что ее лучше множить ? 32, 35, 36 ?
На minicircuits дают умножители только на 2 и 3. Из них можно собрать на 36.
Они широкополосные.
http://www.minicircuits.com/products/multipliers_coax_3.html
Может можно сделать узкополосные умножители - хотя бы 5*7=35 или 6*6, например ?
Имея фильтры.

Если бы мне надо было получить не 3.5 ГГц, а 3.5 МГц, я взяла бы 100кГц, сделала бы из них сперва меандр, а потом - короткие импульсы диф-цепочкой. И на фильтр. Дешево и сердито. Но как сделать из 100 МГц такие короткие импульсы, чтоб фильтр из них вытащил 3.5 ГГц ?
Бывает такое жирафо ?

[ser_aleksey_p]

Не думаю.
Мусора много, режекторов не напасешься.


Есть.
Но лепить фильтр сама я все равно не буду.


Это и с прибором сложно при отсутствии опыта.


Это я понимаю. Но источники тока делать как раз умею.


Ни то, ни другое.

Если бы мне надо было получить не 3.5 ГГц, а 3.5 МГц, я взяла бы 100кГц, сделала бы из них сперва меандр, а потом - короткие импульсы диф-цепочкой. И на фильтр. Дешево и сердито. Но как сделать из 100 МГц такие короткие импульсы, чтоб фильтр из них вытащил 3.5 ГГц ?
Бывает такое жирафо ?

Ребята, да наша дама растет на глазах.

Попробую предложить вариант керамического фильтра. Размеры (без экрана): 15х4х4 мм, температура: -60...+70, ТКЧ +-5е-6.
По моим прикидкам потребуется фильтр 6-7 порядка. Из-за ограниченной добротности коэффициент прямоугольности фильтра не удастся сохранить на постоянной величине при сужении полосы пропускания. На практике получится так, что сужая п/п примерно с 2 до 1% полоса на уровне -50 останется неизменной. А п/п 1% - это предел. Тогда увеличиваем порядок фильра, т.е. центральные резонаторы сделать менее нагруженными и, тем самым, немножко поднять добротность. КСВ можно спокойно поднять до 1,4...1,5, что приведет к дополнительному росту избирательности, а так как требуемый диапазон 3 МГц очень узкий, то неравномерность АЧХ и нелинейность фазы будут малы. Получаем следующий образец:

Есть один вариант, но как это сделать?
В монолитной керамике 4 металлизированных отверстия и 3 воздушных. В такой конструкции потери в полосе как у фильтра 4 порядка, а ВЧ скат с крутизной 7 порядка. Понимаете, да? 4 от металлизированных и 3 от воздушных. Т.е. правая часть АЧХ в полосе задержания будет иметь эллиптичность 3 порядка. Н у а левый скат с крутизной 3,5 (три с половиной) порядка будет смотреть в сторону моего диапазона 3,4 ГГц. Вот если бы наоборот, нужно задавить 3450, тогда берем то же самое, только без воздушных отверстий. Эти фильтры я называю комплементарными. Такой я сделал, как нам надо, на 100 МГц. Уже еще можно, но насколько - не знаю, не пробовал.

[Zinka]

Ребята, да наша дама растет на глазах.

Попробую предложить вариант керамического фильтра.

А картинка, которую Вы приложили - она с какой программы ?
Или это просто Вы сами нарисовали ?
И как этот керамический фильтр изготовляют ?

[ser_aleksey_p]

А картинка, которую Вы приложили - она с какой программы ?
Или это просто Вы сами нарисовали ?
И как этот керамический фильтр изготовляют ?

Первая картинка - это Genesys от Agilent. В данном случае используется синтез фильтров в зависимости от топологии, конструкции, параметров элементов, материалов... Подобные помощники есть во многих пакетах. Позволяет быстро оценить и предварительно выбрать фильтр в зависимости от основных требуемых параметров. Во вкладке внизу, слева вводятся параметры, выбирается тип, схема фильтра (вверху, слева), ну и через секунду получаете АЧХ. Поменяете порядок, например, тут же появляется соответствующая АЧХ. Чем более точно Вы хотите узнать что-то о фильтре, тем качественнее д.б. программа. Думаю, это большой отдельный разговор. В данном случае, из-за ограничения добротности L и C на уровне 300 произошло искажение характеристики КСВН. В идеале д.быть 6 полуволн (порядок минус 1). На картинке видим только 4. Округленные. А крайние 2 едва заметны. Реально примерно так и должно быть. Вообще по КСВН о фильтре можно рассказать если не все, то почти все.

Вторая картинка - это характеристика настоящего "живого" фильтра, измеренная на приборе Rohde & Schwarz ZVB-20, сохраненная им же в s2p файл для дальнейшего использования, в данном случае - для картинки.

Как делают? Из специальной керамики в прессформе делают заготовки требуемой формы - этакий кирпичик с отверстиями. Металлизируют - вжигают серебросодержащую пасту при 820 градусах. Доводят до требуемых размеров - шлифуют верхнюю поверхность. Металлизируют верхнюю поверхность. На последней к-л способом получают площадки особой формы, которые и определяют АЧХ фильтра. Фильтр получается монолитный - только керамика и очень плотно прилегающая к ней металлизация. Отсюда и его положительные свойства. По нашему заказу была разработана особая термостабильная керамика с П5. Добротность керамики 400-800.

В Вашем случае найти узкополосный фильтр все-таки проблематично.Добавляю маркер на картинке по уровню -54 дБ. Крутизна этого ската, примерно, фильтра 5-го порядка. Вчера говорили, что нужен 7-ой - проверим. Отстройка от центральной частоты по уровню -54 составляет 180 МГц. Если фильтр сузить до полосы 50 МГц (в два раза меньше, и практически это будет где-то предел) и при условии сохранения коэффициента прямоугольности получаем новую отстройку =180/2=90 МГц, а Вам надо 50. Не подходит. Надо действительно повышать порядок. Или/и немного сместить фильтр. Или ставить эллиптический фильтр. Попробую завтра нарисовать его АЧХ.
Или уйти от этой проблемы путем построения Вашего модема по другой схеме.