Добрый вечер.
Встала задача сделать микрополосковый полосовой фильтр на 7 ГГц с полосой 100 МГц и подавлением 70 дБ на отстройках от краёв полосы в 150 МГц.
Размер не более 24х18 мм. Вносимые потери не более 10 дБ.

Возникли следующие вопросы:
1. Возможно ли сделать фильтр с такими параметрами на полосках?
2. Какую структуру выбрать?
3. Какой материал выбрать? Есть с Er=80...
4. Чем лучше покрыть полоски?

Недавно узнал у воды Er=80. Интересно что ж за материал такой...

Мне кажется можно использовать материал Поликор толщиной 0.5. Можно попробовать материалы с высоким Er, но для такой частоты обычно их не применяют. В любом случае потребуется настройка. На поликоре это сделать проще. Структуру лучше с боковыми связями или шпильку.


Есть отечественные материалы ТБН-В Er=100 и АЛТК Er=примерно 40, если не ощибаюсь.

Да, на 7 ГГц однозначно не пойдет, диэлектрик полярный уже будет, как, собственно, и вода. Скорее, аттенюатор выйдет!

http://www.microwavejournal.com/articles/2...xial-resonators вот такие резонаторы может вам нужны ? у микрополоска добротность едва лучше 200

Посмотрите, может пригодится. Там частоты даже ниже. Размеры фильтров тоже небольшие.
На страницах 83-85 и 114-118 сборника http://кртз.рф/vntk_15.html
Прикрепляю сокращенный вариант.

На мой взгляд стратегия следующая:
1. что бы обеспечить подавление, надо делать фильтр ~5 порядка;
2. фильтр узкополосный, да еще 5-го порядка - следовательно надо бороться за добротность резонаторов (надо что бы была Q=300-400);
3. если габариты менять нельзя, то выбираем материал подложки с малыми потерями, большой толщиной, малой диэл.проницаемостью, что бы фильтр занимал всю доступную площадь (при этом еще и понижаются требования к точности изготовления).
4. как возможная альтернатива можно взять не микрополосок, а подвешенную подложку (stripline), но возможно в заданные габариты не влезет - надо моделировать.

В заданных размерах достаточно трудно реализовать такой фильтр и с потерями не более 10дБ и таким материалом, не для новичка задачка.

Попробовал сделать на вымышленном материале, для пробы, Er=12, H=0.81, Tg=0.004.
Размер получился 24х13 мм.
Попробую отмоделировать предложенные fider фильтры.

Платы лучше делать фотолитографией или фрезеровкой?
Фотолитографией зазор могут сделать 80 мкм, фрезеровкой 150 мкм.

Вы чего это тут такое предлагаете ... это требование читали? ... подавлением 70 дБ на отстройках от краёв полосы в 150 МГц
Ну и какая добротность у вас?

А где же тут 70 дБ запирания?
Не взялся бы за разработку на микрополосках.
В своё время требовалось разработать фильтр на 75 дБ при отстройке 370 МГц, полоса фильтра 220 МГц, центральная частота 2,5 см. = Делал на запредельных волноводах.

Такой фильтр на полосках не сделать ни как - лучше оставьте эту затею.
Посмотрите в сторону 1/4-волновых объёмников, если места мало. Если места навалом, волноводный объемник - лучший вариант.
Причем, волноводный можно сделать без подстроек - сразу рассчетный из-под фрезы.
Если места совсем мало, то только на диэлектрических резонаторах такое можно сотворить.

Удачи!

кстати, потребовалось 5 звеньев!
потери были не более 1,1 дБ. Габариты труба 7,2 на 3,4 мм , длина трубы около 55 мм.

Я не говорю, что фильтр получился. Выложил лучшее, что получилось из испробованного.

Возможно, что и ЖИГ-фильтр с постоянным магнитом влез бы в эти размеры. Без магнита точно влез бы...

Вспомнил тут.
Вот посмотрите http://www.faza-don.ru/popina/popina/ppf_visok.html
Вам что то подобное нужно сооружать.

Что-то я не понял структуры Вашего фильтра, он в круглом запредельном волноводе был?
Можете выложить структуру?

Да нет, это наверное прямоугольная труба. Стандартный отечественный волновод в восьмимиллиметровом диапазоне как раз имеет такое сечение: 7.2х3.4mm.

Можно попробовать такой фильтр сделать по технологии LTCC путем последовательного включения двух фильтров с внеполосным затуханием 35дБ каждый.
Для компактности фильтры конструктивно расположить на разных этажах узла.

конечно прямоугольная труба
Вот посмотрите Craven G. F., Mok C. K. The Design of Evanescent Mode Waveguide Band-pass Filters for a Prescribed Insertion
Loss Characteristic // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1971. — Vol.19, №. 3. — P. 295-308

Маловероятно, что что-либо вменяемое получится. Посмотрите, что получилось у Mini-Circuits на примере BFCN-7200+ или BFCN-7350+.
+ ещё минимум 3 дБ затухания на развязывающем аттенюаторе. И в сумме не менее 7дБ потерь и подавление на некоторых участках 40 дБ...

.

О каком "развязывающем аттенюаторе" идёт речь? Чтобы соединить два узла последовательно никакие аттенюаторы не нужны, достаточно согласовать выходы на одно значение сопротивления!
Да, и минисёкитс уже давно для меня не авторитет Их удел - выпуск крупносерийной продукции со средненькими от силы параметрами для эксплуатации в тепличных условиях.

Допустим.

Я думаю, что тут дело не в производителе, а в несовершенстве самой технологии LTCC. Можете привести пример более удачных фильтров?

Мне кажется LTCC уже хорошо отработана, я лично видел примеры достаточно сложных узлов выполненных по этой технологии вплоть до мм-диапазона. Ее преимущество как раз и состоит в возможности реализации компактных многослойных устройств различного назначения. Примеров хороших фильтров с LTCC я не приведу, хотя что-то встречал в печати, нет времени искать. Но думаю был-бы у меня доступ к этой технологии, реализовать компактный фильтр ПЧ в сантиметровом диапазоне вполне реально. Десять лет назад делал подобный узкополосный фильтр в дециметровом диапазоне на керамике, получил внеполосную режекцию 65дБ, потери менее 5дБ, габариты 50x15mm.

Спасибо! Со словом "труба" у меня почему-то возникла ассоциация с круглой трубой.
Не смог найти эту статью в открытом доступе, не могли бы Вы скинуть ссылку на нее или выложить на местный FTP?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Спасибо!

Да не за что

Может быть, вот этот:
http://www.google.ru/url?url=http://www.hi...RdWmJNuLYvN8P2g
Но там частота вдвое меньше.

Фильтр на волноводе в габарит ТС не влезет. Только коаксиальные резонаторы с диэлектрическими вкладками, вернее ДР в связанных полостях. Да еще для уменьшения габаритов прийдется укладывать резонаторы в шахматном порядке (производственники очень нелюбят такие фильтры за некратные размеры). http://wwwen.zte.com.cn/endata/magazine/zt...617_239540.html тут конструкция таких фильтров описана, хотя и на более низкий диапазон. При этом ДР как таковой не работает резонатором шепчушей галереи, а используется в качетсве керамического заполнителя резонатора для уменьшения его габаритов.

Вполне хороший пример, повышение частоты вдвое приведет только к уменьшению размеров. Единственный недостаток частотноселективных многослойных структур на LTCC - отсутствие возможности подстройки. Если при реализации классического микрополоскового фильтра мы хоть как-то можем подстроить АЧХ путем подрезания, подпаивания, подмазывания индия, введения каких-то настроечных элементов, то в многослойке наши возможности сильно ограничены. Поможет только точный расчет и полное соблюдение технологии.

Кстати, у Marki Microwave есть матюпусечные фильтры на такие частоты, например FB-0785SM, но полоса там на порядок шире.

Длину можно увеличить до 40 мм. И полоса если будет немного шире ничего страшного. Главное подавление 70 дБ. Сейчас пробую combline структуру, пока получается 55 дБ, длина 32 мм.

Пока получается на отстройках от краёв полосы в 200 МГц. Сузить это дело пока не получается.
Структура сложная, получится ли не известно. Подсказали, что центр не на 7 ГГц, а на 6.85 ГГц ничего страшного. При макетировании все равно сползет, нужно настраивать.

Фильтр СВЧ состоит из реактивных элементов, и, чтобы он работал правильно, его вход и выход д.б. нагружены на активное сопротивление. При последовательном соединении двух фильтров точка их соединения не соответствует этому требованию, и характеристика такой схемы будет развалена. Проблема решается путем введения развязки с активным сопротивлением, например аттенюатора, предложенного VCO.
Делали такой фильтр 7-го порядка на поликоре:

Длина платы около 22 мм. Характеристика измерена в корпусе с разъемами тип IX.

Не поделитесь структурой?

Нашел хорошую структуру. Моделировал в AWR EMSight-Simulator, размер фильтра 26х6 мм. Подавление 70 и 100 дБ.
Переключаю на AWR AXIEM-Async, подавление становиться 30 дБ. Розовый график.
Какой метод точнее?

оба хороши , но AXIEM, в отличие от EMSight, не учитывает влияние корпуса.
когда речь идет о большом внеполосном подавлении,
полезно еще промоделировать в чем-нибудь чисто 3-мерном,
например, HFSS или CST MWS.

СST установлен, но еще не разбирался. В AWR устанавливаю CST MICROWAVE STUDIO. Результат вообще никакой.

Глядя на картинку с ушами возник вопрос. Нужно подавление только в районе 7100 и 6600? Дык всю жизнь это делали режекторами на таблетках ДР. ДБ 50 режекции на двух таблетках в полосе мегагерц 30.

От этой структуры отказался. Новая структура без ушей.

У меня наивный вопрос, сколько смотрю тем по фильтрам везде одно и тоже.
Нужен фильтр с заданными параметрами в результате народ роется в справочниках и методом тыка подбирает некую геометрическую конструкцию которая удовлетворяет заданию.
Вопрос, есть ли вообще методология синтеза структуры полосков под фильтры...

Насчёт метода тыка не совсем верно. Чтобы выполнить анализ, нужно иметь готовую структуру. А для этого сначала нужно выполнить синтез структуры. Но результаты синтеза в отличие от результатов анализа не однозначны. Т.е. можно синтезировать несколько различных структур с близкими свойствами. Поэтому и пользуются справочниками и др., чтобы подобрать подходящую структуру не только по электрическим свойствам, но и другим. Например, исходя из удобства встраивания структуры в какое то устройство. В той же AWRDE имеется мастер синтеза фильтров, который в основном использует методы синтеза, описанные у того же Янга. Другие программы синтеза могут использовать другие методы. Так что не удивительно, что различные разработчики начинают поиск подходящей структуры примерно одинаково.

понятно, ну хоть что то проясняется.

Когда то, давным давно делал я презентацию на этот счет - свой взгляд на эту проблему. Комментариев там особо нет, но может кому-то будет полезно.

Отличная презентация, точно в тему. Спасибо.

Очень хорошая презентация! А может кто скинуть пример (фотографии) реальных фильтров в варианте "два нуля передачи" т.е когда есть параллельная ветка резонаторов с соответствующей фазировкой? А то отстутствие воображения не позволяет представить возможные топологии.

Топологии фильтров.

Спасибо, обзор топологий отличный. Видно, что ТС подойдут только CQ или CQT фильтры (подавление более 60 дб). Где можно посмотреть методику проектирования таких фильтров и насколько они легко масштабируются вверх по частоте?
PS CQ и CQT что то плохо ищутся. Проще искать cross-coupled и parallel coupled microstrip filter

Да фигня всё это. Согласуйте оба фильтра под 1.2 и ничего у вас не развалится.

что-то никто не ответил.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
на картинке слева характеристика 3-звенного встречностержневого фильтра на поликоре толщиной 1 мм.
на картинке посередине характеристика двух таких каскадно соединенных фильтров.
на картинке справа характеристика двух фильтров, между которыми включен аттенюатор 3 дБ.
существенных отличий в полосе пропускания нет (кроме доп. потерь 3 дБ).
и если вам не важно, на частоте 4,45 ГГц подавление 50 дБ или 70,
то да, всё это фигня.