Линзовая антенна РЛС и ППФ (стр. 5 из 6)

Максимально плоская характеристика затухания фильтра – прототипа нижних частот представлена на рисунке 2.16

Рисунок 2.16 - Максимально плоская характеристика затухания фильтра – прототипа нижних частот

Число звеньев фильтра прототипа

может быть найдено из требований к АЧХ фильтра. Так, для фильтра с максимально плоской АЧХ число звеньев определяется следующим образом:

,

Возьмем

, тогда схема фильтра-прототипа нижних частот будет выглядеть следующим образом

Схема фильтра-прототипа нижних частот представлена на рисунке 2.17

Рисунок 2.18 - Схема фильтра-прототипа нижних частот

Параметры фильтра с максимально плоской характеристикой можно рассчитать по следующей формуле:

,

где

- коэффициент пульсаций;

Таким образом,

g₀=1, g₁=0.914, g₂=1.829, g₃=0.914, g₄=1.

Денормировки параметров фильтра производится с помощью соотношений:

, ,

Здесь обозначения со штрихами относятся к нормированным параметрам фильтра-прототипа, без штрихов - к денормированным:

, , , , .

Так как будущий фильтр будем ставить в коаксиальный тракт передачи, то

Ом, тогда

2.8.2 Расчет ППФ

Для проектирования ППФ воспользуемся фильтром-прототипом нижних частот и реактансным преобразованием частоты:

где

- центральная частота ППФ;

;

- полоса пропускания ППФ [6].

Любая индуктивность

в фильтре-прототипе с единичной граничной частотой после выполнения частотного преобразования трансформируются в последовательный контур с параметрами:

Одновременно любая емкость

в фильтре-прототипе превращается в параллельный колебательный контур с параметрами:

Эквивалентная схема ППФ представлена на рисунке 2.19

Рисунок 2.19 - Эквивалентная схема ППФ

Таким образом,

2.8.3 Реализация ППФ

По способу реализации ППФ можно разделить на следующие типы: на одиночной МПЛ с зазорами; на параллельных связанных полуволновых резонаторах; на встречных стержнях; с параллельными и последовательными четвертьволновыми шлейфами длиной

, где - длина волны в линии, соответствующая средней частоте полосы пропускания ППФ; с двойными шлейфами и четвертьволновыми соединительными линиями; на диэлектрических резонаторах.

Выполним ППФ на микрополосковых линиях (МПЛ).

Отрезки микрополосковых линий выполняются в виде тонких слоев металла, нанесенных на листы диэлектрика (подложки). Наиболее распространены экранированные несимметричные МПЛ. МПЛ используются во всем диапазоне СВЧ. По сравнению с полыми волноводами МПЛ обладают рядом недостатков – имеют более высокие погонные потери и сравнительно низкую передаваемую мощность. Кроме того, открытые МПЛ излучают энергию в пространство, из-за чего могут возникать нежелательные электромагнитные связи.

Но МПЛ обладают и важными достоинствами. Они имеют малые габариты и массу, дешевы в изготовлении, технологичны и удобны для массового производства методами интегральной технологии, что позволяет реализовать на пластине из металлизированного с одной стороны диэлектрика целые узлы и функциональные модули в микрополосковом исполнении [6].

Реализация последовательных колебательных контуров в МПЛ очень затруднена. Вместе с тем последовательное включение можно заменить параллельным с помощью преобразований:

,

После замены схема ППФ представлена на рисунке 2.20

Рисунок 2.20 - Схема ППФ после замены последовательного включения параллельным

Для практических расчетов волнового сопротивления МПЛ часто используют выражение, полученное в квазистатическом приближении:

(2.1)

Точность определения

по этой формуле составляет 1% при и 3% при

Длину волны на низких частотах рассчитаем при помощи формулы, полученной в квазистатическом приближении:

где

- длина волны в свободном пространстве;

- эффективная диэлектрическая проницаемость линии.

Эффективная диэлектрическая проницаемость может быть вычислена по формуле:

, (2.3)

Микрополосковую линию выполним на подложке с диэлектрической проницаемостью

. Отношение возьмем равным 1.

Тогда

Ом

см

Так как соединительная линия четвертьволновая, то ее длина равна

мм.

Параллельная индуктивность реализуется в виде короткозамкнутого параллельного шлейфа. Реактивное сопротивление такого отрезка линии определяется по формуле

Тогда длина шлейфа, заменяющая каждую индуктивность равна