Добрый день Олл!

Подскажите уважаемые : реально ли и на чём можно сделать микрополосковый фильтр со следующими параметрами:

Полоса пропускания 430 - 440 Мгц с потерями - не хуже 0.4 Дб
Подавление в полосе и далее 392 - 478 более 15 Дб.

Интересует всё - на чём делать, как делать, как считать .
Есть лицензионный MWO, был шарящий человек который разбирался в нём и в фильтрах - но весь вышел.
Хочу сам попробовать расчитать, сделать, настроить и прочее.

Поможите люди добрые!

з.ы.

как в микровейве чертить структуры и строить графики по результату моделирования - разобрался, научите как фильтры считать или пересчитывать из моделей с кондёрами и индуктивностями.

На этих частотах реальнее будет фильтр на сосредоточенных элементах, а не на микрополосках.
Поставьте себе версию MWO (8-ю или более новую - AWRDE) с интегрированным Filter Solutions, который умеет синтезировать фильтры по заданным полосам и затуханиям, а также импортирует схему в симулятор MWO.

..я почему на микрополосках хочу - чтобы не регулировать потом, добится более менее приличной физической реализации и так оставить.
Планируем сначала отладить фильтр как законченное изделие - плата с разъёмами, как отладим его - скопировать на плату к МШУ и входным цепям , так получить законченный блочёк.

з.ы.
спасибо за совет.

Он может огромный получиться на этих частотах.
Теория фильтров СВЧ достаточно полно изложена в двухтомнике "Фильтры СВЧ. Согласующие цепи и цепи связи" - авторы Маттей Д.Л. Янг Л. Джонс Е.М.Т., которая должна в сети быть. Еще можно посмотреть Фуско "СВЧ-цепи. Анализ и автоматизированное проектирование". А так еще какое-то пособие "Проектирование полосковых устройств СВЧ" Ульяновского государственного технического университета у себя вижу с парой слов о расчете полосковых фильтров, но скудно как-то (тоже где-то скачал).
Если не найдете, что вряд ли, могу залить куда-нибудь всё.

Ну люди вон делают аж 60 дБ подавление на этих частотах полосками...

Если делать на четвертьволновых или полуволновых резонаторах, получается довольно габаритная плата. Сократить размеры резонаторов можно выполнив их на полусосредоточенных LC-элементах.
1. Синтезируется исходная схема полосового фильтра-прототипа с параллельными LC-резонаторами на сосредоточенных элементах с индуктивными связями между резонаторами (последовательными индуктивностями).
2. Емкости резонаторов имитируются квадратными площадками над земляным полигоном, индуктивности резонаторов узкими длинными отрезками заземленными на конце и возможно свернутыми в меандр, индуктивности связи тоже линиями, незаземленными. Отлаживается в схемном симуляторе MWO.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
3. Геометрия емкостных площадок и индуктивных линий и их конфигурация отлаживаются по отдельности в электромагнитном симуляторе MWO.
4. Рисуется весь фильтр в ЭМ-симуляторе и проверяются х-ки. При необходимости конфигурация корректируется.
Пример моего фильтра 950-1500MHz. Материал NELTEC NY9233 t=0.787mm e=2.33. Размер платы 78х46мм.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Фильтр такой конфигурации возможно разместить на поликоровой подложке 60*48*1mm

А все-таки Маттея с Янгом почитать? Начиная со стр.138 2-го тома за 1972г. Или глянуть в Ханзеле формулу Д1.8 ЕМНИП
Прикола ради взял 2-й порядок спиральника с добротностью резонатора порядка 500 (фиговенькая, обычно гораздо выше) - таки да, получилось. 0.4дБ в полосе и минус 15дБ на 478МГц. Интересен полосок с добротностью 500 на 435МГц. Нафига тогда всякие ПАВы и ДР? Не-е, конечно, если криогенная станция под боком и есть возможность нанесения редкоземельных медно-окисных керамик, то все нормально, можно и на микрополосках на поликоре с его тангенсом дельта 0.001. Роджерс уже не покатит 100%.

Спасибо всем большое за участие !



..печально, а что делать тогда?
0.4 Дб в полосе - ну оочень надо, подавлением по краям в какой-то мере можно и пожертвовать.
Поликор не подходит - я не знаю что с ним делать.

из небольших по размерам - спиральник, уже говорил. Второй порядок с полосой где-то 20МГц. Размер можно прикинуть скачав с http://tonnesoftware.com/helical.html . Импеданс резонатора где-то Ом 300 (я брал 500 ЕМНИП, но это был прикол - слишком хлипкий). Но реальный будет другим - надо делать каркас - звона не обобраться от этой пружины. А каркас (в домашних условиях - подходящие по диаметру одноразовые шприцы) - это потери и весьма другие размеры - в Ханзеле в дополнении был учет каркаса, кажись. Да и разъемы... У нас они правда паялись на плату. Без разъемов.
0.4дБ при такой полосе - уже искусство.

Обратите внимание на прогу nuhertz filter (интегрируется в mwo). Примените индуктивности coilcraft, конденсаторы при этом нужно подбирать так же "породистые", параллельной парой, всё с допуском не более 2%. На сайтах производителей можете скачать spice модели и вложить их в расчет mwo.
Результат- компактные изделия с высокой повторяемостью. При подводимой мощности до 10-30 Вт.

Делал, лет 5 назад, монолитный керамический 3-го порядка на 600 МГц. Полоса около 15 МГц. Потери не помню, надо порыться в записях. Но не 0,4. Размеры примерно 14х6х12.
Если взять эпсилон под 100-120, да сечение чуть или немного побольше... Можно и немонолитный, а наборный.

Спасибо всем большое!

Хоть не в потёмках блуждать буду, какие-то ориентиры теперь есть.

реально сделать на отрезках жесткого коаксиала с емкостными связями.

из покупных только вот что нашёл:

http://www.filtro.net/images/products/filt...CF-04350304.pdf

Потери в полосе 1.5 dB Max
Fo = 435 MHz
Fo +/-15 MHz

подавление при отстройке 20 мгц = 25 Дб

0.4 дБ не получится. Я не напрасно обратил внимание на добротность ненагруженного резонатора 500. А там только катушки мидиспринг в лучшем случае 200. См. картинку из филтер дизайн сольюшенс (нафига Нухерц, встриваемый в МВО - есть у них самостоятельная прога, кстати вроде в последних версиях уже не встраивается, но подхватывается). На номиналы не обращаем пока внимания.
То nh4t . Мы делали. В изделии идут серийно 3-й и 6-й порядок. Не получится 0.4дБ. Причем ограничивают уже конденсаторы. Возможно Йохансоны помогли бы, но врядли. Мурата - у подстроечников добротность около 200. Да и внимательно смотрим добротность многослойной керамики на этих частотах. Не так она уже и высока.

Что касается спиральников - программку, конечно, написал неисправимый оптимист в плане потерь, но ИМХО это единственный вариант малогабаритного фильтра. Тем более проверить - два часа работы на втором порядке. Консервная банка, два винта-оцинковки М3, четыре гайки (две для закантривания), две припаиваются к верхней крышке, эмалированный (не обязательно посеребряный) провод - достаточно, чтобы оценить возможность. Если 1дБ получится, то при нормальной коснтрукции и 0.4 может получиться. На фотках - 5-й порядок на 790МГц. Потери там 3дБ, но нам важно было затухание на минус 70МГц от края полосы 40МГц, а не потери.

Уважаемый ledum , порекомендуйте какой-нибудь труд с просторов инета, где описаны особенности сборки/изготовления фильтров на спиральных резонаторах?
Я так себе представляю процесс его разработки :
Считаем в приведённой проге, округляем до физически реализуемых пределов - размеры и т.д.
Отдаём конструктору - он разрабатывает чертёж и оснастку для спирали .

Как крепить входные/выходные цепи к резонатору? Паять, варить? Какие-нить особенности?

Как пропускать входные/ выходные цепи через экран - какой-нибудь изолятор использовать или по воздуху?
Можено ли монтировать на экран фильтра ВЧ разъёмы ?

Вообще для меня первоисточником был Ханзел "Справочник по расчету фильтров", точнее дополнение Д.2.2 в нем к русскому изданию http://flyonmap.com/b/3d1a1o1i1f1m_2k.2m._...1p1c._1974.djvu . Там отличие - связь идет по холодному концу, т.е. окошко ближе к земле, а не ближе к открытому концу спирали.
Что касается как я делал - считал в проге, потом паял коробку из фольгированного стеклотекстолита, перегородки делал из банки из белой жести (сгущенка), по хорошему и здесь надо было винты поставить - регулировать связь, но в нашем случае это не столь существенно. Донышко тоже из жести. Вверху - отверстия диаметром миллиметра 4 по центру спиралей. На них напаивал гайки М3, сначала бронзовые с рынка для смесителей, потом оказалось, что оцинковка нормально работает. Подбирал длину спиралей, откусывая сверху понемногу, чтобы выйти на частоту. Потом по КСВ подбирал отвод и двигая дифрагму - связь. После проганял на проход. Вообще в Ханзеле хорошо описан метод настройки. Если получалось - отдавал конструкторам, они делали чертежи под лазерную раскройку. Ну и у нас под боком было серебрение - грех не воспользоваться. Проблем несколько - все-таки ювелирная работа при малых размерах, и ПАМ из-за звона незакрепленной катушки при малейшем постукивании - для генераторов вообще без каркаса не тянет. Входные и выходные цепи подпаиваются проволочкой на нужном угле витка - обычно 100 - 150 градусов от земли, все равно подбирать надо. Проводок тупо входит в отверстие в плате. Важны вертикальные швы - никаких непропаев. Все что ниже и выше спирали - уже не очень существенно. Поэтому на холодном конце спокойно можно цеплять малогабаритный разъем, просто припаяв экран к корпусу (при настройке).
Вот спиральник из какой-то советской радиостанции в собранном и распаянном виде. Точностью спиральки там не заморачивались. Черное - пластмассовый каркас, в который вкручивается подстроечник. Вот еще кусок фильтра http://www.qsl.net/k/k5lxp/projects/Helical/L5tap.jpg отсюда http://www.qsl.net/k/k5lxp/projects/Helical/Helical.html
Еще одна картинка http://farm7.staticflickr.com/6205/6116465...017fcc14d_b.jpg - как раз есть винты регулировки связи.

Спасибо большое!
Очень помогли.

У спиральника входные и выходные цепи можно делать с внешней катушкой связи которая будет представлять собой несколько мм проволоки или печати на землю. В этом случае основная катушка делается без отвода, а настройка связи производится подбором длины внешней петельки.

Посмотрел на работе керамический:
потери 1,5 дБ при полосе 15 МГц по минус 1 дБ. Коэффициент прямоугольности 2,5 на уровне минус 20 дБ.

Ну а для 0,4 дБ типа такой стержневой рояль потребуется:

Получится. Нужно конденсаторы побольше номиналом ставить - потери упадут , полоса расширится . Полосу заузить парой режекторных фильтров. A вообще всё это как наколенный монтаж будет. Нужно модель от Proffessor нарисовать на Rogers TMM10 , должно работать. Лучше в HFSS. Есть ещё фантастические диэлектрики от NELCO, но вопрос - насколько доставаемы.

Немного калькуляции
http://macomtech.com/static/PDFs/TechnicaA...r_tutorial2.pdf

Еще раз. У меня фильтры на полужестких коаксиалах 3мм по экрану от Хубер и Сухнер идут в изделии. Какие реальные потери, а не смоделированные где-то, я и так видел. У такого фильтра потери ниже 1.5дБ не опустятся, правда у меня 3-й порядок, ну пусть 1 децибелл, но не 0.4дБ. Или кабель брать под 10-15 мм диаметром с воздушно-пузырьковым наполнением диэлектрика, ну и длина сильно уступает спиральникам. Тогда уже лучше, как советует ув. ser_aleksey_p - объемные встречно-штыревые или гребенчатые в воздухе и с винтами в настройке. Без подстроеничков на коаксиальных и полосковых резонаторах на таких полосах почти невозможно обойтись. Конечно, можно поставить http://www.johansonmfg.com/pdf/Giga-Trim.pdf . Что касается TMM10 - особенно если микрополосок - потери в металле (а с таким эпсилон и подавну - дорожки узкие - 50 Ом ширина равна толщине диэлектрика) и потери на излучение. Далее, если взять даже только добротность диэлектрика 1/tg(дельта), - уже ограничены 500 - а это как раз 0.4дБ на втором порядке, реально на 400МГц где-то 150-200 с металлом и излучением, т.е. потери фильтра второго порядка не лучше минус 1.2-1.5дБ. Если у кого все классно на гигах, не забываем, что добротность таких резонаторов падает обратнопропорционально корню из частоты.
PS. Это все ИМХО инженера-технолога полупроводниковой микроэлектроники без радиотехнического образования. Так что абсолютно ругаемо.

А почему бы для начала не рассчитать требуемую добротность резонаторов, а уж потом думать, реализуемо или нет?
Например, для второго порядка (выше третьего даже рассматривать не имеет смысла) Чебышева с пульсациями 0.05 и Баттерворта:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Из чего следует, что даже для Чебышева с ненагруженной добротностью 600 (а это либо толстая спираль на пределе или толстый стержень) потери в центре уже проблема.
Можно, конечно, увеличивать полосу пропускания пока влезаем в заграждение, но это надо уже смотреть...

Я просто не приводил расчет, цифра добротности 500 была не совсем с потолка, чуть с запасом, просто полосу брал то ли 15, то ли 20МГц - чтобы влезть в 0.4 по краям. Но это без учета потерь в разъемах, соединительных проводках/петлях связи и без учета шероховатостей поверхности резонаторов. Реально больше.

Солью тут маленький буржуйски секрет. Лежит у меня блок гетеродинов от французской военной станции, где применены хеликалы. Так там на плате просто металлический жестяной каркас, внутри стоят хеликалы и вся эта коробочка тупо залита монтажной пеной (с мелкими пузырьками). Получена поная жесткость конструкции, защита серебра от почернения, защита от влаги. А настроечные винты можно в пену вкручивать- они ее продавливают. Потерь добротности незамечено. Конечно есть небольшая перестройка хеликала при заливке, но ее легко предусмотреть заранее- после первого макета уже известно сколько оставлять запаса по частоте.

Главное, чтобы пена была радиопрозрачной и не рассыпалась через год, как китайская строительная.
Ну а вариантов фиксации спиральки немерянно - у нас были фторопластовые цилиндры со спиральной проточкой под витки, каркасы из высокотемпературного пенопласта, точечная фиксация пружины керамическими стойками с металлизированными концами к стенкам резонатора пайкой, пластиковые пластины крестом в профиле с проточками для фиксации витков, металлизированные ленты, напыленные(вожженные?) на белой цилиндрической керамике и мн. др. - благо серийный завод для кучи разработчиков со всего Союза. Частоты спиральников от 63МГц до где-то 840МГц. Все под приемкой - в смысле вибрации на ПСИ и всякие соляные туманы с грибками на КПИ.

реверс инжиниринг?

Не пренебрегаем, если можно чему полезному научится. Вопрос- как пректировать винты для регулировки связи хеликалов? Что лучше применить- металлические на отражение или диэлектрические на увеличение связи?

Я видел только металлические. А так - чисто философский вопрос. Соберите фильтр третьего порядка - много времени не займет. Шприцы реально помогают в диапазоне 150 - 600МГц, не знаю как у Вас там с ними, но у нас ничего не поменялось - в аптеке без проблем. Может отпадет большинство вопросов. Или желание вообще с ними связываться. Как у меня - на 800МГц - уже повторяемость фиговенькая, даже несмотря на приспособы для сборки, пятый порядок - около часа настройки, бывало. На резонаторах из кабеля и мелких подстроечниках от Мураты параллельно постоянным конденсаторам даже несколько лет шло в серии - технологичнее, не более 10 минут, обычно 3-5. Потом универсальность - возможность оперативного выбора работы с ПЧ 140 или 70 для оцифровки на них - заставила поменять идеологию в корне. Ну и, как всегда, - размер имеет большое значение. Но вот длина волны начинает давить все порывы. Как большие, так и маленькие.
Но вот ГУН на спиральнике - мечта идиота. Видел у американца статью, потерялась, не могу найти, (бедняга сначала тоже катушку не закрепил - несколько секунд мелодичного звона при малейшем ударе - подтверждаю, добротность на НЧ тоже неплоха - с рассыпанием спектра) - у него получилось в конце концов весьма неплохо по шумам. В медной дюймовой, или даже полуторадюймовой - не помню, трубе для водопровода в качестве внешнего экрана.
BTW. У меня резонаторы часто имеют диаметр что-то в районе 3.57мм. На вопрос начальства -почему такая дурка - отвечаю - оптимально для 10мм между стенками камер фильтров (около 75 Ом - тупой по крутизне максимум добротности коаксиальных резонаторов в воздухе). На самом деле под боком магазин проводов и ПВ1-10 имеет самую толстую медную моножилу -10мм^2 - 3.57мм диаметром - вот и приходится отрабатывать на том, что есть под рукой.

Я о том же . Необязательно закладывать полосу 20 МГц и требовать добротности 500 и , соответственно, малой емкости связи и получить потери в 1.5 дБ в этой малой емкости. Заложите полосу в 60-80 МГц - получите приемлемые потери в полосе.
Потом по краям пристроить пару последовательных контуров на режекцию, со слабой связью. На микрополосках можно также поступить.
По этому пути сейчас ходят все проектировщики фильтров по технологии LTCC, иначе в размер 2012.1608 не влезть.

Мне аналогично нужно построить полосовой фильтр на LC ( сосредоточенных элементах) 0805.
Центральная частота 144Mhz
Полоса пропускания 10-15Mhz
Ослабление в полосе пропускания -3dB
Подавление на частотах 132Mhz, 156Mhz - 40dB (смотрите видео как выглядят спуры https://www.youtube.com/watch?v=9i4784oPt-I начиная с 17 сек)

Смоделировал фильтр на AWR(Wizard Filter и тоже пробовал Nuhertz) сначала 3-го потом 7-го порядка фильтр. Результат не удовлетворительные.
Когда делаю полосу в районе 15Mhz, то затухание на фильтре третьего порядка получается -6дБ, если сделать полосу порядка 25-30 Mhz то потери уменьшаются до 2дб. Такая полоса не удовлетворяет моим требованиям. Когда сделал фильтр 7 го прядка все было плачевно. затухание в полосе -10Дб, что тоже недопустимо.

Не могу понять где делаю ошибку, делаю сначала расчет Wizard Filter или Nuhertz для идеальных компонентов. Потом делаю экспорт в проджект AWR добавляю микрополосковые линии, тройники, подложку и т.д. Заменяю индуктивности S моделями, с такими же параметрами как в моей реальной схеме. Компоненты расположил как в моей реальной плате, сделал оптимизацию, получил номиналы. Спаял макетку, результаты не очень, сильно отличаются от симуляции, все описал выше.


Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Все упирается в низкую добротность катушек. На SMD не пытайтесь. Поищите ПАВ или катушки с добротностью больше сотни.

Пробовал заменить SMD на обычные катушки (AIR Inductor). Разница в 1дб, потери в полосе пропускания 5дб, а на SMD было 6дб.
Меня другое смущает почему мне симулятор это не показывает? я все сделал вроде правильно, использовал S-модели индуктивностей и кондитеров тоже пробовал, разница правда небольшая между идеальными и S моделями кондеров. Соединение сделал микрополосковыми линями, и другие соединения также сделал по мануалу. Не пойму почему реальные измерения отличаются так сильно от симуляции?
Я добавил свой проект
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Делал фильтр на 2.2ГГц с подобными требованиями. Измеренные потери были 0.4 dB.
На 440 МГц должно быть ещё лучше.
На MWO не получится, надо на СST.

а что, ＭＷＯ поддерживает комплексную математику в Ｓ-матрицах?
Не сходится потому что идеальные сосредоточенные элементы. Для каждой не планарной катушечки параллельно надо конденсатор с резистором рисовать, я думаю.
ну и проверять подложку.

я честно говоря не понимаю, поччему ＭＷＯ не должен сходиться. уж столько лет на нем люди считают. сокурсница на нем диплом сдавала, ситала штыревые полосковые фильтры.

кроме того НЕ Hi-Q конденсаторы имеют обыкновение быстро терять емкость (приобретать паразитную индуктивность) с ростом частоты - свериться с паспортом.

0.4 dB может и круто, но порядка 0.8dB на 430МГц думаю реально. Есть в России производитель, который позиционирует свои BPF как конкурент SAW по всем параметрам.
Фильтры производятся в виде SMD чипа размер 5х5х1.5мм. Диапазон любой до 2.5ГГц. Полоса под заказ или стандартные, например под ISM. Пока только поставка мелким конторам, идет процесс формирования рынка. Западные аналоги не встречаются.
Работает как юрлицо, так и за нал. Веб сайта пока нет. Будет рынок, будет сайт.
Применяю у себя вот такой на 868МГц. Цены ниже самых дешевых Российских SAWов, да и САВы просто в мусор.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Интересно, интересно. Сам применяю третий год SAW и BAW фильтры, ну с очень близкими характеристиками к моим худшим. Фильтры производятся в виде SMD чипа размер 5х5х1.5мм, а также 3x3x0.85мм.
Только заказываю я все в Китае на приличном аттестованном японцами заводе. Возможно ваш в России производитель элементарный посредник, привозит из Китая под своей маркой, со своим профитом.
Поскольку я таких технологий SAW и BAW фильтров не наблюдаю в России.

Западные аналоги не встречаются ( ну как в анегдоте про неуловимого Джо ... ) поскольку никто у вас и не искал.
Цены ниже самых дешевых Российских SAWов, да и САВы просто в мусор ... это так.

Не найдете Вы у Китацев и др. сегодня такие, до того момента как этот продукт не засветится на рынке. Далее да, китайы просто передерут и завлят все остальное пространство. Нет таких технологий, которые китайцы не могут содрать. Вот в этом и проблема. Касательно аппаратуры, а что Agilent и Anritsu это уже отстой?

А какая технология, если не SAW? LTCC (судя по размерам)? Или на сосредоточенных засунули в такой габарит?

И кто же этот производитель то?

Фото платы с фильтрами и показания векторного анализатора в студию. Что то не верится, в такое чудо.

Потери 0,4 дБ в самом фильтре реально получить только на объемных резонаторах. Лучше 0,8 ни на каких МПЛ или LC не вытанцовывается. Размер соответствующий.
Потери в 2 разъемах составят 1 дБ в реальности. К чему такой фильтр? Всего 0,4 дБ уменьшают размеры на 2 порядка.

по поводу нет аткой технологии что китайцам не содрать - не согласен. китайцы не могут пока драть все что требует высокой физики и чистой прецизионности... т.к. каждый раз когда они отправляют учиться этому чела в америку, этот обученный чел остается в америке и открывает свою компанию, зашибающую ярды на контрактах с DOD. это пока единственна причина, почему китайцы еще закупают свч железо в россии, а прецизионные приборы и станки - в японии.

Поделитесь, пожалуйста, контактами этого производителя.

это секретная информация

небось магнетон из питера. многослойные спинволновые фильтры со встроенным полем смещения. технология формирования полосы похожая на ПАВ, потери ничтожные, диапазон - сколько позволят проводники преобразователей волны.
только технология на самом деле очень дорогая. и если это они, то просто демпингуют на казеном сырье.

Я в схему моделирования AWR поставил Реальные S модели катушек и конденсаторов - эти модели учитывают паразитные ёмкости и т.д., кроме последнего эксперемента там где я катушку проводом мотал. S модели я скачал у производителей Wurth и Murata (есть встроенная библиотека в AWR) этих компонентов, в моей схеме используются точно такие же компоненты как при симуляции.

а какой допуск на параметры ваших компонентов, сколько процентов плюс/минус? как мне кажется, вы этого не учитываете. например, реальная емкость вашего конденсатора С2 наверняка сильно отличается от 2.71162106271484 пФ. контура расстороены, зря вы не привели данные измерения S11.
кроме того, модели большинства производителей, в отличие от библиотек Modelithics, не учитывают падов (контактных площадок). хотя для ваших сравнительно низких частот это не так важно.