CC BY
6
УДК 621.372.413
DOI: 10.33764/2618-981X-2019-9-126-130
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СВЯЗИ ПОЛОСОВЫХ ФИЛЬТРОВ
Константин Якубович Аубакиров
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, кандидат технических наук, доцент кафедры специальных устройств, инноватики и метрологии, тел. (383)361-07-31
Александр Викторович Макеев
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, аспирант, тел. (383)361-07-31, e-mail: makeeffsan@yandex.ru
Анна Евгеньевна Жукова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, обучающийся, тел. (383)361-07-31
В работе предложена методика проектирования элементов связи между резонаторами полосового фильтра.
Ключевые слова: электрические фильтры, электромагнитная совместимость, настройка.
ELECTRODYNAMIC DESIGN OF STRIP FILTER COMMUNICATIONS
Konstantin Ya. Aubakirov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor of Department of Special Devices for Innovation and Metrology, phone: (383)361-07-31
Alexander V. Makeev
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D. Student, e-mail: makeeffsan@yandex.ru
Anna E. Zhukova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Student, phone: (383)361-07-31
A method for designing communication elements between resonators of a bandpass filter is offered.
Key words: еlectrical filters, electromagnetic compatibility, configuration.
Введение
Как показано в [1], методика проектирования электрических фильтров по рабочим параметрам, основанная на использовании низкочастотных фильтров-
прототипов, позволяет определить как внешние добротности первого и последнего резонатора фильтра:
уп
(О \ = g0g1@1 - b1 (О \ = gngn+1CT1 =_b
(0e\a = w =(j2 /G \, УОе)в w (j2 /G
A / \ n,n+1 B
так и коэффициенты связи между j и j+1 резонаторами
1 = w
Kj, j+1|j=1-н n-1
w1V gjgj+1'
где g0 ^ gn+1 - параметры нормированного фильтра прототипа [3], b + bn -
параметры крутизны резонаторов фильтра [2, т.1], ю0 = - и w = —--- -
2 «0
центральная частота полосы пропускания фильтра и соответственно относительная полоса пропускания, Jo^ и Jn - параметры инверторов проводимости, обеспечивающих внешние добротности идеального сосредоточенного фильтра, нагруженного на проводимости GÄ и Gb .
Предложенная в [1] методика расчета настроечных кривых по методу Dishal [5], используя [4], показала высокую эффективность при настройке
6-ти и 8-ми резонаторных фильтров для систем цифрового телевидения.
В то же время определение геометрических размеров элементов связи между одинаковыми объемными резонаторами [2] требует решения электродинамической задачи для окон в стенках конечной толщины. Такая возможность реализуется в рамках 3D моделирования с помощью «GST Studio Suite» для пары резонаторов [2, т.2].
Так как в диапазоне дециметровых телевизионных каналов расчетная величина kj j+1 лежит в интервале от 0,0092 до 0,017, использование этой методики [4] представляется целесообразным как для определения резонансной частоты и собственной добротности резонаторов (рис. 1), так и для проектирования регулируемых элементов связи между резонаторами с заданными пределами изменения kj (рис. 3, а, б).
Результаты
Сборка из двух резонаторов (рис. 1) представлена на (рис. 2), а в табл. 1 приведены результаты расчета коэффициента связи в зависимости от ширины «окна».
Таблица 1
Зависимость коэффициента связи пары резонаторов от ширины окна - £
S [мм] 10 20 24 28 32
kJ, J+i 1,25 -10"3 1,76 -10 "3 3,057 -10"3 4,562 -10"3 5,982 -10"3
Зависимость kj +1 от £ для «сборки» (рис.2) была определена для полос-
ковой части резонатора прямоугольного сечением Ь = 85 х 85 мм и диаметре внутреннего короткозамкнутого проводника равном d = 28 мм, высота области связи к = 78 мм. Коаксиальная часть резонатора характеризуется: О = 27,5 и d = 9 мм, изменением длины этой части, обеспечивается грубая перестройка в диапазоне частот.
У 43082 —
i. ■■ 28721 -Чщ
Л- "з:Ш
1.58е+05 1.44е+05 1.29е+05 — 1.15е+05 1.01е+05 — 86164 71803 57442 —| 43082 28721 14361 0
щ
-
а)
б)
Рис. 1. Электромагнитная модель резонатора смешанной
коаксиально-полосковой конструкции для определения
резонансной частоты:
а) распределение плотности тока проводимости; б) шкала напряженности магнитного поля на поверхности проводника
Предложенный в [2 т.2] метод определения коэффициента связи между двумя одинаковыми резонаторами, требует получения двугорбой кривой коэффициента передачи (связь выше критической) и, как следствие, установку двух Waveguide Port и сопутствующих им дополнительных элементов связи. Также
анализ кривых jS^i (®)| требует дополнительных затрат времени.
Рис. 2. Сборка двух резонаторов, связанных через «окно» в перегородке
я
а)
б)
Рис. 3. Два резонатора, связанных регулируемыми элементами связи:
а) связанных короткозамкнутой петлей; б) связанных короткозамкнутым винтом в «окне»
Заключение
В настоящей работе использован альтернативный способ вычисления коэффициента связи. Так, при задании в плоскости симметрии, разделяющей связанные по электромагнитному полю объемы, электрической и магнитной стенки, в режиме Eigenmode Calculation определяются две частоты - /hx-q
и /я о с высокой точностью. Тогда ксв -
т-0
Jx-0
H
т-0
. / для соответствующей
"т-0
пары резонаторов. Данные табл. 1 позволяют определить минимально необходимый коэффициент связи из соображений электрической прочности фильтра. Увеличение последнего при настройке осуществляется перемещением коротко-замкнутых винта и петли (рис. 3, а, б).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Полоснопропускающие фильтры из цепочек одинаковых резонаторов для решения задач электромагнитной совместимости / К. Я. Аубакиров, А. Г. Вихорев, В. П. Разинкин, А. В. Макеев // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016. XII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Специальные вопросы фотоники: Наука. Оборона. Безопасность» : сб. материалов (Новосибирск, 18-22 апреля 2016 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2016. - С. 42-48.
2. Маттей Д. Л., Янг Л., Джонс Е. М. Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. В 2 томах: Пер. с англ. / Л. В. Алексеева и Ф. В. Кушнира. - М.: Связь, т. 1 1971. - 440 с., т. 2 1972. - 496 с.
3. Ханзел Г. Е. Справочник по расчету фильтров. - М.: Советское радио, 1974. - 288 с.
4. Курушин А. А. Школа проектирования СВЧ - устройств в GST Studio Suite / А. А. Курушин.- М.: Сам полиграфист, 2014. - 433 с.
5. Разевиг В.Д. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office / В.Д. Ра-зевиг, Ю.В. Потапов, А.А. Курушин. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003.- 496 с.
6. Dishal M. Alignment and Adjustment of Synchronously Tuned Multiple-Resonant-Circuit Filters.-«Proc. IRE», Nov. 1951, v. 39, № 11, рр. 1448-1455.
© К. Я. Аубакиров, А. В. Макеев, А. Е. Жукова, 2019
