ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ

January 16, 2013 by admin Комментировать »

Сосков Ю. А. ОАО «НИЭМИ» ул. Верейская, 41, Москва, 121471, Россия тел.: 495-4489475, факс: 495-4437959, e-mail: niemi@alo.ru

Аннотация – В докладе изложены результаты разработки частотно-избирательного делителя на подложке с ε^ = 80. Показано, что АЧХ однопетлевого направленного фильтра может иметь форму двухконтурного фильтра. Приведены экспериментальные характеристики и особенности конструкции делителя.

I.                                       Введение

в работе 111 рассмотрено построение входного тракта многоканальной РЛС с двумя преобразованиями частоты. В этой РЛС первый смеситель выполнен на направленном фильтре (НФ) и на его выходе формируется 8 промежуточных частот Рпчм – Рпч1-8, которые лежат в дециметровом диапазоне. Разнос между этими частотами составляет несколько десятков МГц. Далее в РЛС имеется восемь каналов ПЧ, в которых происходит основное усиление и селекция сигнала. Разделение Рпч1 на 8 каналов ранее производилось путем последовательного деления с использованием 3-х дБ мостов (3 платы 60×48 мм), при этом потери сигнала составляли порядка 10 дБ. Эти потери приходилось компенсировать введением усилителя, что вызывало усложнение и дополнительную нестабильность приемной системы.

II.                              Основная часть.

Полоса пропускания приемных каналов в несколько раз уже разноса Рпч1, поэтому было решено для разделения Рпч1 использовать НФ. Попытка создания микрополоскового НФ на подложке из поликора приводит к большим размерам, поэтому пришлось перейти к использованию подложки с большей диэлектрической проницаемостью.

Расчет 50-омной линии для подложки толщиной

1  мм и имеющей £г = 80 показал, что микрополосковой линии (МПЛ) должна быть шириной порядка

0,  2 мм. Это вызывает определенные технологические трудности как при изготовлении связанных МПЛ, так и при соединении МПЛ с разъёмом. Кроме того, материал подложек хрупок, поэтому было решено, во-первых, использовать подложку толщиной

2  мм (ПК-1-Д-В80), и, во-вторых, перейти к МПЛ с волновым сопротивлением 30 Ом. В этом случае ширина МПЛ составила 0,6 мм.

Расчет однозвенных НФ производился на ПЭВМ по программе, ранее разработанной на основе соотношений, полученных в работе 121. При этом при расчете длины кольцевого резонатора учитывалась эквивалентная длина компенсированного изгиба МПЛ, которая определялась с использованием работы 131.

Проработка топологии делителя показала, что установка однопетлевых НФ на все восемь Рпч1 потребует использования 3-х плат размером 60×48 мм. Для уменьшения габаритов делителя было решено выполнить его на двух платах с размещением семи НФ, при этом частота одного канала (4-го) проходит на выход делителя без НФ. Однако фактически и в этом канале формируется слабо выраженная АЧХ, образованная отбором мощности фильтрами, расположенными по частоте с обеих сторон этого канала. Порядок расстановки частот фильтров был выбран следующим образом: первая плата- Рпч1-7, Рпч1-2, Рпч1-5, Рпч1-8 (рис.1), вторая плата – Рпч1-з, Рпч1-е, Рпчм. Такая расстановка частот была выбрана для уменьшения взаимного влияния соседних НФ друг на друга.

Рис. 1. Топология первой платы делителя.

Fig. 1. Divider first plate topology

Подкпючение МПЛ к переходам СРГ50-716ФВ производилось через четвертьволновые трансформаторы с Zo =38 Ом. В качестве нагрузки в свободном плече НФ использовался резистор PI-8-0,125- 28,7 Ом с местной герметизацией виксинтом.

Экспериментальные измерения характеристик делителя показали, что АЧХ НФ может быть как одногорбой, так и двугорбой. Разнос «горбов» АЧХ у семи НФ колебался от О до 33 МГц. Установкой настроечного элемента (кусочка диэлектрика) у одних НФ на область связи, у других – на соединительную линию удавалось регулировать смещение резонансных частот горбов и величину «провала» АЧХ. На рис.

2  представлены АЧХ одного из НФ для трех положений настроечного элемента. Как видим, настройка позволяет изменять полосу пропускания от 8 до 23 МГц (по уровню 1 дБ) и минимальные потери от 4 до 6 дБ.

Рис. 2. АЧХ направленного фильтра.

Fig. 2. DF amplitude-frequency characteristics

Полученные результаты говорят о том, что НФ, выполненный на однопетлевом резонаторе, является двухконтурным фильтром. При этом было установлено, что резонансная частота одного контура определяется электрической длиной области связи, резонансная частота второго контура определяется электрической длиной соединительной линии между областями связи.

Соотношение геометрических длин области связи и соединительной линии для всех НФ было одинаковым, поэтому можно предположить, что причиной большого различия АЧХ у семи НФ является измене

Рис. 3. АЧХ 8-канального делителя на НФ.

Fig. 3. Ampiitude-frequency characteristic of 8-channei divider using DF

ние диэлектрической проницаемости по площади подложки (по ТУ на подложку £г = 80±3). При таком разбросе £г изменение электрической длины может составлять

3,8  %, что при резонансной частоте 1 ГГц может приводить к изменению частоты на 38 МГц, что фактически соответствует экспериментальным результатам.

По результатам испытаний макета размеры НФ были откорректированы. АЧХ каналов изготовленного и настроенного делителя приведены на рис. 3.

Подавление сигнала соседнего по частоте канала составляет 12-15 дБ, остальных 20-30 дБ.

КСВН по входу и выходам – не более 2.

Испытание делителя в диапазоне температур от – 50 °С до +65 °С показали, что минимальные потери в полосе изменяются на 0,2-0,6 дБ, а уход центральной частоты НФ не превышает 2,5 МГц. При этом оказалось, что уход частоты минимален у НФ, не имеющих настроечного элемента. Наибольший уход частоты наблюдался у НФ, в которых настроечный элемент располагался на области связи.

Корпус делителя из сплава АМгЗм20, рамочного типа, негерметичный. Для обеспечения компоновки блока, в который входит делитель, все разъёмы (кроме одного) расположены с одной стороны корпуса.

Габариты модуля 147x65x22 мм, масса – не более 300 г.

III.                                   Заключение

1.    Форма АЧХ однопетлевого НФ зависит от соотношения электрических длин области связи и соединительной линии и может быть как одногорбой, так и двугорбой.

2.    Применение делителя на НФ и использование подложки с £г = 80 позволило уменьшить потери на 4-6 дБ при уменьшении габаритов делителя примерно в 1,5 раза.

3.    Частотный делитель осуществляет подавление частот соседних каналов не менее чем на 12 дБ.

IV.                                   Литература

[1]   Сосков Ю. А., Парликов В. И., Тимакова Л. 14. Входное устройство приемной системы с управляемым селектирующим устройством. Труды VI Международной научно- технической конференции, Воронеж, 2000 г, т. 3, с. 1755- 1759.

[2] Алексеев Л. В., Кузминых Е. С. Направленные фильтры петлевого типа на полосковых линиях, ВР, сер. ОТ,

1967 г. Вып. 11, с.116-134.

[3] Anders 14., Arndt F. Kompensirte Mikrostrip-Leitungsknike mit beliebigen Rnickwinkel, A. E. U., 1979, N9, s. 371-375.

FREQUENCY-SELECTION DIVIDER

Soskov Yu. A.

Л//ЕМ/ PS

Vereisiiaya ui, 41, Moscow, 121471, Russia Ph.: 495-4489475, fax: 495-4437959 e-maii: niemi@aio.ru

Annotation – Development results of frequency-selection divider on substrate = 80 are presented in this paper. It is shown that amplitude-frequency characteristic of one-loop directed filter can be of a two-section filter form. Experimental characteristics and divider design features are given.

In 111 the design of input path of maltichannel radar with two frequency conversions is presented. In this radar the first mixer is made on a directed filter (DF) and on it’s output 8 intermediate frequencies are formed, which are in decimeter wavelength range.

Input channel passband is several times’ narrower F„4i separation, that’s why the decision was made to use DF to separate F„4i. The effort to create a microstrip DF on polycor substrate results in large sizes, that’s why the other substrate with a larger dielectric constant {ε, = 80) was used.

The work conducted has shown that placing of one – loop DFs on all eight F„4i required the use of three 60×48-mm plates. In order to reduce the divider dimensions it was decided to create it on two plates with seven DFs at each one. The following method of filter frequency distribution was chosen: the first plate – F„4i-7, F„4i-2, F„4i-5, F„4i-8, the second plate – F„4i-3, F„4i-6, F„4i-i. Such frequency positions were chosen to reduce mutual influence of DFs.

Experimental measurements of divider characteristics have shown that DF amplitude-frequency characteristics can be both one-humped and two-humped. Amplitude-frequency characteristics of «hump» difference for seven DFs are from 0 to 33 MHz. It was possible to adjust the shift ofthe hump resonant frequency and amplitude-frequency characteristic «drop» value using the adjustment element (a piece of dielectric) in the coupling area of some DFs and in connecting line of the other ones. Amplitude-frequency characteristics of single DF for three positions ofthe adjustment element are shown in fig. 2.

The results achieved have shown that DF created on one- loop resonator is a two-section filter. Resonant frequency of one circuit is the section determined by connection area electric length, and resonant frequency of the second circuit is section determined by connecting line between connection areas.

Amplitude-frequency are shown in fig. 3.

Suppression ofthe neighbour frequency signal is 12-15 dB.

Voltage standing-wave ratio in the input and in the output is no more than 2.

Divider tests in the range -50 °C through +65 °C has shown that DF central frequency shift is no more than 2.5 MHz. Frequency shift has appeared to be minimal at the absence of adjustment element. Maximum frequency shift was observed for DFs, in which adjustment element was placed into the coupling area.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты