Спроектируйте фильтр остановки полосы

Спроектируйте микрополосковый фильтр остановки полосы на основе трехполюсного (n = 3) Чебышев прототип lowpass с неравномерностью в полосе пропускания на 0,05 дБ. Значения элемента прототипа lowpass $$g_0$$ = $$g_4$$ = 1.0, $$g_1$$ = $$g_3$$ = 0.8794, и $$g_2$$ = 1.1132. Используя уравнения проекта для n = 3 и $$Z_0$$ = 50 Ω, можно получить $$Z_A$$ = $$Z_B$$ = 50 Ом, $$Z_1$$ = $$Z_3$$ = 106,8544 Ом, $$Z_{12}$$ = $$Z_{23}$$ = 93,9712 Ома, $$Z_2$$ = 44,9169 Ома. Выберите коммерческую подложку (RT/D 6006) с относительной диэлектрической постоянной 6,15 и толщиной 1,27 мм. Вычислите микрополосковые ширины с помощью микрополосковых уравнений проекта. Рисунок показывает принципиальную схему микрополоскового фильтра остановки полосы [1] представляющие различные размерности признаков.

Используйте traceRectangular объект создать ZA, Z1, Z12. Выполните Операцию логического сложения для форм микрополосковой линии ZA, Z1, Z12 и создайте LeftSection объект. Визуализируйте LeftSection использование show функция.

ZA_Width = 1.85e-3;
ZA_Length = 7e-3;
Z1_Length = 0.3e-3;
Z1_Width = 15.15e-3;
Z12_Length = 14.05e-3;
Z12_Width = 0.45e-3;
Z2_Length = 2.3e-3;
Z2_Width = 14.85e-3;
gndL = 45e-3;
gndW = 30e-3;

ZA = traceRectangular("Length",ZA_Length+Z1_Length/2,"Width",ZA_Width,...
    "Center",[-gndL/2+ZA_Length/2+Z1_Length/4 0]);
Z1 = traceRectangular("Length",Z1_Length,"Width",Z1_Width+ZA_Width/2,...
    "Center",[-gndL/2+ZA_Length+Z1_Length/2 (Z1_Width/2+ZA_Width/4)]);
Z12 = traceRectangular("Length",Z12_Length+Z1_Length,"Width",Z12_Width,...
    "Center",[-gndL/2+ZA_Length+Z1_Length/2+Z12_Length/2 0]);
LeftSection = ZA+Z1+Z12;
figure; 
show(LeftSection);

Используйте copy, rotateZ и rotateX функции на LeftSection объект создать RightSection. Визуализируйте RightSection объект.

RightSection = copy(LeftSection);
RightSection = rotateZ(RightSection,180);
RightSection = rotateX(RightSection,180);
figure; 
show(RightSection);

Выполните Операцию логического сложения для форм LeftSection и RightSection создать combineSection объект. Используйте traceRectangular объект создать centerArm Z2. Выполните Операцию логического сложения для форм combineSection, Z2, и создайте filter объект. Визуализируйте filter объект.

combineSection = LeftSection + RightSection;
Z2 = traceRectangular("Length",Z2_Length,"Width",Z2_Width,...
    "Center",[0 -Z12_Width/2+Z2_Width/2]);
filter = combineSection + Z2;
show(filter);

Задайте параметры подложки и создайте диэлектрик, чтобы использовать в pcbComponent из спроектированного фильтра. Создайте groundplane использование traceRectangular форма.

substrate = dielectric("EpsilonR",6.15,"LossTangent",0.0027,...
    "Name","custom","Thickness",1.27e-3);

ground = traceRectangular("Length",gndL,"Width",gndW,...
    "Center",[0,6e-3]);

Создайте фильтр PCB Используя pcbComponent

Используйте pcbComponent создать PCB фильтра. Присвойте диэлектрик и оснуйте плоскость к Layers свойство pcbComponent. Присвойте FeedLocations к ребру портов канала. Установите BoardThickness к 1,27 мм на pcbComponent и визуализируйте фильтр.

pcb = pcbComponent;
pcb.BoardShape = ground;
pcb.BoardThickness = 1.27e-3;
pcb.Layers ={filter,substrate,ground};
pcb.FeedDiameter = ZA_Width/2;
pcb.FeedLocations = [-gndL/2 0 1 3;gndL/2 0 1 3];
figure; 
show(pcb);

Постройте и анализируйте S-параметры

Используйте sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры для полосы останавливает фильтр и построить его с помощью rfplot функция.

spar = sparameters(pcb,linspace(0.1e9,6e9,50));
figure;
rfplot(spar);

Как существует четыре кривые в результате, позволяют нам анализировать результаты.

Анализируйте значения $$S_{12}$$, и $$S_{11}$$ чтобы изучить поведение полосы останавливают фильтр.

figure;
rfplot(spar,1,1);
hold on;
rfplot(spar,1,2);
hold on;

Результат показывает, что фильтр имеет центральную частоту $$f_0$$ = 2,5 ГГц для частот ребра полосы $$f_1$$ = 1,75 ГГц и $$f_2$$ = 3,4 ГГц. $$S_{11}$$ значения близко к 0 дБ и $$S_{12}$$ значения меньше-10 дБ между частотами $$f_1$$ = 1,75 ГГц и $$f_2$$ = 3,4 ГГц. Спроектированный фильтр поэтому имеет ответ полосы задерживания.

Визуализируйте заряд и распределение тока

Используйте charge функция, чтобы визуализировать распределение заряда на металлической поверхности и диэлектрике полосы останавливает фильтр.

figure;
charge(pcb,2.4e9);

figure;
charge(pcb,2.4e9,'dielectric');

Используйте current функция, чтобы визуализировать распределение тока на металлической поверхности и токи поляризации объема на диэлектрике полосы останавливает фильтр

figure;
current(pcb,2.4e9);

figure;
current(pcb,2.4e9,'dielectric');

Ссылки

[1] Цзя-Шэн Хун "Микрополосковые Фильтры для Приложений РФ/микроволновых", p. 184, John Wiley & Sons, 2-й Выпуск, 2011.