РАЗРАБОТКА БЫСТРОПЕРЕСТРАИВАЕМЫХ ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИХ (ППФ) И ПОЛОСНО-ЗАГРАЖДАЮЩИХ (ПЗФ) ФИЛЬТРОВ НА МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ (МСВ)

February 22, 2013 by admin Комментировать »

Бувин Г. М., Попина С. М., Симанчук Б. П., Чечетин А. В. НП ОАО «Фаза» ул. Белорусская 9/7 Г, г. Ростов-на-Дону, 344065, Россия Тел.: +7(863) 2549588, e-mail: faza@donpac.ru

Аннотация – Представлены результаты разработки ППФ и ПЗФ на МСВ в сантиметровом диапазоне частот со скоростью перестройки амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), не превышающей десятки микросекунд. Анализируются причины, влияющие на скорость перестройки АЧХ. Приведены характеристики разработанных ППФ и ПЗФ.

I.                                       Введение

1..      На предприятии НП ОАО «Фаза» за последнее время были разработаны и запущены в производство перестраиваемые ППФ и ПЗФ на МСВ в диапазоне частот 4…20 ГГц. По совокупности полученных характеристик: полоса пропускания по уровню ЗдБ от 10 МГц до 300 МГц; крутизна скатов АЧХ .2 дБ/МГц; заграждение – не менее 40 дБ; октавная перестройка рабочего диапазона частот, фильтры на МСВ имеют преимущества, недостижимые для фильтров на других физических принципах.

Однако, скорость перестройки АЧХ таких фильтров, использующих традиционные магнитные системы, составляла десятки миллисекунд, что в ряде случаев является сдерживающим фактором применения фильтров на МСВ.

II.                              Основная часть

Основным фактором, ограничивающим быстродействие фильтров, является инерционность электромагнитной системы, состоящей из магнитопрово- да, постоянных магнитов и катушки индуктивности (КИ). Постоянные магниты определяют начальную частоту фильтра. Роль магнитопровода в ограничении скорости перестройки фильтров является определяющей. Основной вкпад дают вихревые токи, образующиеся при изменении магнитного потока и оказывающие ему противодействие. Меры борьбы с этим явлением общеизвестны. Необходимо изготавливать магнитопровод в виде пакета изолированных друг от друга пластин. Изменение магнитного поля осуществляется с помощью КИ, расположенной на манитопроводе. При подкпючении источника питания посредством кпюча в КИ будет наблюдаться переходной процесс изменения тока. Характер этого изменения в теории принято рассматривать с позиции работы либо генератора тока, либо генератора напряжения. На практике при работе кпюча имеет место оба варианта, но проявляющие свои особенности на разных временных интервалах переходного процесса. Так, на начальном этапе после вкпючения кпюча переходной процесс развивается по сценарию теории «работа генератора тока». Фундаментальный вывод этой теории заключается в невозможности получить время переходного процесса меньше Ф/Е, где Ф – магнитный поток, Е – эдс источника тока. Выражение Ф/Е дает кпюч к пониманию необходимости уменьшения объема взаимодействия магнитного поля с ферритовой волноведущей структурой железо- иттриевого граната (ЖИГ) для увеличения быстродействия фильтра.

На заключительном этапе переходной процесс трансформируется в работу генератора напряжения и параметром, определяющим скорость переходного процесса становится постоянная времени L/R, где L – индуктивность, а R – активное сопротивление КИ. Из выражения L/R следует, что для уменьшения времени переходного процесса на закпючительном этапе необходимо уменьшать индуктивность, а, следовательно, и количество витков КИ. Одновременно, в той же пропорции следует увеличивать площадь поперечного сечения КИ.

При выкпючении ключа переходной процесс приобретает колебательный характер с частотой, определяемой L/C, где С – собственная емкость КИ и монтажа. Максимальная амплитуда колебаний при этом может достигать несколько кВт и вызывать пробой ключа. Для защиты ключа от пробоя осуществляется шунтирование КИ резистором или диодом, что переводит переходной процесс в апериодический с постоянной времени L/R, где R – сопротивление шунта.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

–       магнитопровод необходимо изготавливать в виде пакета изолированных друг от друга пластин;

–       КИ должна иметь минимально-возможное число витков;

–       область взаимодействия магнитного поля и структуры ЖИГ должна быть минимально-возможного объема.

III. Заключение

Был изготовлен перестраиваемый ППФ, имеющий в диапазоне частот 8… 10 ГГц следующие характеристики:

–       минимальные потери в полосе пропускания – не более 5,0 дБ;

–       полоса пропускания по уровню 3 дБ – 200 МГц;

–       заграждение вне полосы пропускания – не менее 35 дБ;

–                 крутизна перестройки АЧХ – не менее

15     МГц/мА;

–       обратные потери – не менее 30 дБ;

–            скорость перестройки АЧХ ППФ – не более 10 мксек.

DESIGNING OF RAPID-TUNABLE PASSBAND (PBF) AND BAND-ELIMINATION (BEF) FILTERS ON MAGNETOSTATIC WAVES (MSW)

Buvin G. М., Popina S. М.,

Simanchuk B. P., Chechetin A. V.

NP ОАО «Faza»

9/7 G, Belorusskaya Str.,

Rostov-on-Don, 344065, Russia Ph.: +7(863) 2549588, e-mail: faza@donpac.ru

Abstract – The results of designing of PBF and BEF on MSW in centimeter frequency band with a tuning rate of ampli- tude-frequency response (AFR) lying within tenths of a microsecond are presented.

I.                                      Introduction

At the enterprise of NP ОАО «Faza» there have been lately designed and put in manufacture the tunable PBF and BEF on MSW within a frequency band 4 to 20 GHz. In totality of obtained characteristics: pass band at level of 3 dB from 10 MHz to 300 MHz; AFR gain slopes: 1 …2 dB/MHz; suppression: min. 40 dB; octave tuning of operating frequency range, the filters on MSW have certain advantages unattainable for filters based on other physical principles.

However, the rate of AFR tuning of such filters using conventional magnetic systems was tenths of milliseconds that in many instances is a constraint for application of MSW filters.

II.                                       Principal Part

The main factor restricting filter response is sluggishness of the electromagnetic system composed of a magnetic conductor, permanent magnets and inductance coil (1C). While connecting a power source by the instrumentality of a key, we will be able to observe a transient process of currency variation in 1C. In theory it is conventional to treat the character of this variation from the position of operation of either a current generator or a voltage generator. In practice, during the key operation both variants take place but they reveal their own peculiar features in various time frames of the transient process.

It may be concluded as follows:

–        The magnetic conductor must be made in the form of a package of separate plates,

–        1C must have a minimum number of convolutions possible,

–        The interaction area of magnetic field and yttrium iron garnet (YIG) must be of minimum volume possible.

III.                                      Conclusion

A tunable PBF was produced having the following characteristics within the frequency band 8… 10 GHz:

–        Minimum losses in the pass band: not more than 5.0 dB,

–        3 dB pass band: 200 MHz,

–        Suppression outside the pass band: min. 35 dB,

–        AFR gain slope: min. 15 MHz/mA,

–        Return losses: min. 30 dB,

–        PBF AFR tuning rate: max. 10 microseconds.

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