Проектирование миниатюризированных СВЧ-фильтров
Автор: musycant • Июль 27, 2023 • Дипломная работа • 6,086 Слов (25 Страниц) • 140 Просмотры
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
Национальный исследовательский университет
«Московский институт электронной техники»
Институт микроприборов и систем управления
Луганский Артём Юрьевич
Бакалаврская работа
по направлению 11.03.01 «Радиотехника»
Проектирование миниатюризированных СВЧ-фильтров
Студент Луганский А.Ю.
Научный руководитель Приходько Д.В.
Москва 2018
Содержание
1 Аннотация 3
2 Теоретический обзор 5
2.1 Типы аппроксимаций 6
2.2 Низкочастотный фильтр-прототип и его элементы 11
2.3 Частотные преобразования 13
2.4 ППФ с инверторами сопротивлений и проводимостей 17
2.5 Общая формулировка для выражения коэффициента связи резонаторов СВЧ 18
2.6 Формулировка для расчёта внешней добротности резонаторов СВЧ 19
2.7 Стандартные типы фильтров 21
2.8 Техники миниатюризации 24
3 Алгоритм проектирования фильтра на кольцевых резонаторах 27
4 Примеры реализации фильтров 37
5 Выводы 45
6 Список использованных источников 46
1 Аннотация
СВЧ-фильтры являются одними из основных компонентов, используемых в практически любой аппаратуре, работающей в СВЧ диапазоне. Дальнейшее развитие таких отраслей, как беспроводная связь, радиолокация, радионавигация, предъявляют все более строгие требования к характеристикам фильтра, таким как, прямоугольность АЧХ, вносимые потери, вес, стоимость и т.п.
Для стандартных типов фильтров хорошо изучены мастера проектирования таких фильтров, но данные топологии не позволяют достичь высоких значений крутизны склонов полосы пропускания АЧХ. Также данные типы фильтров, как правило, имеют размеры, соизмеримые с длиной волны центральной частоты полосы пропускания, что, в определенных случаях, может быть недостатком, например, когда предъявляются строгие требования к размеру устройства.
Существует теория проектирования СВЧ-фильтров на кольцевых резонаторах, позволяющая получать топологии фильтров, у которых недостатки, описанные выше для стандартных типов фильтров, отсутствуют или минимизируются, но на данный момент мастеров проектирования данных топологий фильтров не существует.
Целью данной работы является построение виртуального стенда в среде ADS для автоматизированного проектирования СВЧ-фильтров на кольцевых резонаторах.
Microwave filters are one of the main components used in most equipment operating in the microwave range. The further development of such industries as wireless communication, radar systems, radio navigation etc. leads to increase requirements to the filter characteristics, such as the squareness of the frequency response, the insertion loss, weight, cost, etc.
Wizards for designing standard types of filters are well known, but they don’t allow achieving high values of the slopes of the frequency response passband. Also, these types of filters have dimensions comparable to the wavelength of the central frequency of the passband, which, in certain cases, may be a disadvantage. For example, when strict requirements are imposed on the size of the device.
There is a theory of designing microwave filters using ring resonators, which makes it possible to obtain filter topologies so disadvantages described above are missing or minimized. But at the moment there is no wizards for design such type of filter topologies.
The purpose of this work is to build a virtual stand using Keysight ADS EDA for the automated design of microwave filters using ring resonators.
2 Теоретический обзор
СВЧ-фильтры – устройства, предназначенные для выделения или подавления определенных частот, присутствующих в спектре сигналов. То есть электромагнитный спектр должен быть ограничен в установленных пределах. Выделяют четыре типа фильтров в зависимости от вида АЧХ: ФНЧ, ФВЧ, ППФ, ПЗФ.
Передаточная функция двухпортового фильтра является математическим выражением, зависящим от квадрата частоты Ω, определяется как
...