Полоснопропускающие фильтры из цепочек одинаковых резонаторов для решения задач электромагнитной совместимости

Аубакиров Константин Якубович; Вихорев Алексей Георгиевич; Разинкин Владимир Павлович; Макеев Александр Викторович

УДК 621.372.413

ПОЛОСНОПРОПУСКАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ ИЗ ЦЕПОЧЕК ОДИНАКОВЫХ РЕЗОНАТОРОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

Константин Якубович Аубакиров

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, кандидат технических наук, доцент кафедры специальных устройств и технологий, тел. (383)361-07-31

Алексей Георгиевич Вихорев

ООО НПП «Триада-ТВ», 630087, Россия, г. Новосибирск, ул. Немировича-Данченко, 167, ведущий инженер

Владимир Павлович Разинкин

Новосибирский государственный технический университет, 630092, Россия, г. Новосибирск, К. Маркса, 20, доктор технических наук, профессор кафедры теоретических основ радиотехники, тел. (383)346-08-34

Александр Викторович Макеев

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, аспирант кафедры наносистем и оптотехники, тел. (383)361-07-31, e-mail: makeeffsan@yandex.ru

В настоящей работе предложена усовершенствованная методика проектирования постройки фильтров для решения задач электромагнитной совместимости.

Ключевые слова: электрические фильтры, электромагнитная совместимость, настройка.

POLONOROESTE GREAT CHAIN OF IDENTICAL RESONATORS FOR ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY

Constantin Ya. Aubakirov

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10Plakhotnogo St., Ph. D., Associate professor of special devices and technologies, tel. (383)361-07-31

Alexey G. Vikhorev

OOO NPP «Triada-TV», 630087, Russia, Novosibirsk, St. Nemirovich-Danchenko, 167, lead engineer

Vladimir P. Razinkin

Novosibirsk State Technical University, 630092, Russia, Novosibirsk, K. Marx, 20, professor of the department of theoretical bases of radio engineering, tel. (383)346-08-34

Alexander V. Makeev

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., a graduate student of the Department of nanosystems and optical engineering, tel. (383)361-07-31, e-mail: makeeffsan@yandex.ru

In this paper we propose an improved method of designing filters built to solve EMC problems.

Key words: electrical filters, electromagnetic compatibility, configuration.

Существующие методы синтеза электрических фильтров [1,2] позволяют по параметрам низкочастотного фильтра-прототипа, для параметра крутизны (характеристической проводимости-сопротивления) конкретной реализации перестраиваемого или не перестраиваемого резонатора определить внешние добротности первого и последнего резонатора фильтра:

(п) - Я]°У] - Ь1 (п\ -Ел&цМ- ьп •

(Уе )л - - т-2 \ , (Уе )з -- - / г2 \ ;

™ (/21/ °л) ™ (/„,„+1/ )

коэффициенты связи между к и к +1 резонаторами (к -1 ^ п)

кщ,п + 1 - , I = 5 (1)

0,

где g0 ^ g+1 параметры нормированного фильтра прототипа [3], К + К парамет

1 Г'-ЧТ 0О ~ 0 US', —

ры крутизны резонаторов фильтра [2], ®0 = —2-1 и w = —2-1 центральная час-

2 0О

тота полосы пропускания фильтра и соответственно относительная полоса пропускания, у01 и J„„+1 параметры инверторов проводимости, обеспечивающих

внешние добротности идеального сосредоточенного фильтра, нагруженного на

GA и GB .

Переход к волновым проводимостям (сопротивлениям) шлейфов эквивалентной схемы «гребенчатой» структуры производится, согласно [1,2] по формулам для собственных и взаимных емкостей такой структуры.

Симметричная половина электрической схемы фильтра из 6-ти резонаторов, набранная из отрезков коаксиальных линий в среде «Microwave Office» представлена на рис. 1. На рис. 2. представлена электрическая схема полного 6-ти резонаторного фильтра с дополнительной емкостной связью между вторым и пятым резонаторами.

Результаты параметрического синтеза АЧХ схемы (рис. 2) представлены на рис. 3. Практическая реализация этих характеристик для двух - трех резонаторов не вызывает затруднений, однако для 6-ти и 8-ми контурных фильтров существенно возрастает норма времени на настроечные операции.

Установка коэффициентов связи и настройка резонаторов на центральную частоту полосы пропускания в процессе регулировки, предложенная в [2,5] использует значения для kn,n+1 (1) и дает удовлетворительные результаты для сосредоточенных реактивных элементов. Для фильтров, где резонаторы выполнены из отрезков полосковых линий, а элементы связи также носят распределенный характер представляется целесообразным вырабатывать настроечные кривые на базе электрической схемы рис. 2 при последовательном размыкании, предварительно закороченных 2,3,4,5,6 - резонаторах. Соответствующие кривые для фильтра представлены ниже.

¡0 1=60.81

¿1 = 93.32 ¡1=57.15 ¿12=5021 ¡12=60.53'

¿2=78.45 ' ¡2=57.8' ' ' ¿23=7595' ' ' ¡23=59.8

¿3=78.82' ¡3=58.43

..........................1........П.........1........П...........I.............

................СОАХ12......^ ................10= сх»...... ................&г01....... ................1_— 10-1 тт..... ^ . СОА3512.....^ 10= СК4 г=74 ^ . СОАШ . ^ 10=0X5 2=:12 . С0.АК12...... С0АХ14. . . ^ Ш-СМв 10= СХ8 г=74 г=г23 . с О.АЧ 12........ 10= СК9 г=74

.....рот.........к 1........ .....Р-1..........А? 0,025 ...... .....г=50 01™.......¥= 1000 МНг • • • • [ .....1>—...... А= 0.025 ^ ' N 1000 МНг ^ V А=0 .025 К= 1 К= 1 А= 0.025 А= 0.025 А= 0.025 ^ Р = 1000 МНг ь-—<]:::

...........ГТЛ...........г . ^^ . С0.АХ11....... 10= С X 2 г=59.59 101 тт . СО АХ 12. . 10=СКЗ г=г1 1=101 тт ч....................Г -" . С0.АХ11................^ Ш= СХ7 Т=г2 1=112 тт 9 С0«Е й"7 ■ ■ ■ . '9=9X10 . . г=гЗ 1_=123 тт

К=1 А= 0.025 ^=1000 МНг V, К=1 А= 0.025 ^ ^ 1000 МНг К=1 А= 0.025 ^ ^=1000 МНг К=1 А= 0.025 ^ Р = 1000 МНг

..................................РО НТ • • | Р=3

¿■ЗО.ОЬт,/4^

Рис. 1. У схемы фильтра

Рис. 2. Электрическая схема полного 6-ти резонаторного фильтра

Рис. 3. АЧХ фильтра (рис. 2) по результатам параметрического синтеза

Рис. 4. Режим измерений - резонаторы 2, 3, 4, 5, 6 закорочены

Рис. 5. Режим измерений - резонаторы 3,4,5,6 закорочены

Рис. 6. Режим измерений - резонаторы 4, 5, 6 закорочены

Рис. 7. Режим измерений - резонаторы 5, 6 закорочены

Последовательная реализация кривых рис. 4, 5, 6, 7 с помощью элементов связи и подстройки центральной частоты полосы пропускания приводит в конечном результате к экспериментальным АЧХ фильтра, рис. 8.

Рис. 8. Экспериментальные АЧХ 6-ти резонаторного фильтра

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Маттей Д.Л. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи, т.1 [Текст]/ Д.Л Матей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс. -М.: Связь, 1972.- 438 с.

2. Справочник по расчету фильтров [Текст]/ Ханзел Г.Е.- М.: Советское радио, 1974.- 288 с.

3. Компьютерное моделирование микроволновых устройств [Текст]: учеб. пособие/ Н.Э. Унру.- Новосибирск: НГТУ, 2011.- 160с.

4. Разевиг В.Д. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave

5. Office [Текст]/ В.Д. Разевиг, Ю.В. Потапов, А.А. Курушин.- М.:

6. СОЛОН- Пресс, 2003.- 496 с.

7. Dishal M. Alignment and Adjustment of Synchronously Tuned Multiple-Resonant-Circuit Filters.-«Proc. IRE», Nov. 1951, v.39,№11, рр.1448-1455.

POLONOROESTE GREAT CHAIN OF IDENTICAL RESONATORS FOR ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY

Текст научной работы на тему «Полоснопропускающие фильтры из цепочек одинаковых резонаторов для решения задач электромагнитной совместимости»