В этом примере показано, как проектировать и анализировать фильтр высоких частот. Микрополосковый фильтр высоких частот спроектирован на основе трехполюсного (n = 3), Чебышев высоко передает прототип с неравномерностью в полосе пропускания на 0,1 дБ и частотой среза = 1,5 ГГц.
Значения элемента соответствующей низкой передачи Чебышевский прототип = = 1.0, = = 1.0316, и = 1.1474. Используя уравнения проекта, данные в ссылке [1] для n = 3 и = Завершения на 50 Ом, мы можем получить значения квазисхемных элементов с сосредоточенными параметрами как = = 2,0571 пФ, =4.6236 nH. Принципиальную схему такого фильтра высоких частот, взятого из ссылки [1] представляющие различные размерности признаков, показывают ниже. Замечено здесь что последовательные конденсаторы и поняты идентичными межпальцевыми конденсаторами, в то время как индуктор шунта понят закороченной заглушкой. Коммерческая подложка (RT/D 5880
) наличие относительной диэлектрической постоянной 2,2 и толщины 1,57 мм выбрано для этой микрополосковой реализации фильтра. Размерности межпальцевых конденсаторов, таких как длина пальца, ширина, располагающая с интервалами между пальцами и количеством пальцев, даны в ссылке [1].
Используйте interdigitalCapacitor
возразите и измените его свойства согласно данным значениям в ссылке [1], чтобы создать interdigited пальцы. Визуализируйте созданный объект с помощью show
idc = interdigitalCapacitor; idc.NumFingers = 10; idc.FingerLength = 10e-3; idc.FingerWidth = 0.3e-3; idc.FingerSpacing = 0.2e-3; idc.FingerEdgeGap = 0.2e-3; idc.GroundPlaneWidth = 5e-3; idc.TerminalStripWidth = 0.1e-3; idc.PortLineLength = 0.1e-3; idc.PortLineWidth = 4.8e-3; figure; show(idc);
Используйте the pcbComponent
на idc
объект создать конденсаторный cap1
. Визуализируйте cap1
использование show
pcb = pcbComponent(idc); cap1 = pcb.Layers{1}; figure; show(cap1);
Используйте copy
, rotateZ, rotateX
и translate
методы работы для конденсаторного cap1
объект создать capacior cap2
. Визуализируйте cap2
использование show
cap2 = copy(cap1); cap2 = rotateZ(cap2,180); cap2 = rotateX(cap2,180); cap2 = translate(cap2,[-6.2e-3 0 0]); cap1 = translate(cap1,[6.2e-3 0 0]); figure; show(cap2);
Используйте traceRectangular
объект создать оба питающихся порта port1
, port2
и сорванный тупиковый centerArm
. Выполните Операцию логического сложения для форм port1
, cap2
, centerArm
, cap1
и port2
создать filter
. Визуализируйте filter
использование show
portW = 4.9e-3; portL = 3.6e-3; centerL = 2e-3; centerW = 9.9e-3; port1 = traceRectangular("Length",portL,"Width",portW,"Center",[-11.4e-3-portL/2 -0.05e-3]); port2 = traceRectangular("Length",portL,"Width",portW,"Center",[11.4e-3+portL/2 -0.05e-3]); centerArm = traceRectangular("Length",centerL,"Width",centerW,"Center",[0 -2.55e-3]); filter = port1 + cap2 + centerArm + cap1 + port2; figure; show(filter);
Задайте параметры подложки и создайте диэлектрик, чтобы использовать в pcbComponent
из спроектированного фильтра. Создайте groundplane использование traceRectangular
форма.
Используйте pcbComponent
создать PCB фильтра. Присвойте диэлектрик и оснуйте плоскость к Layers
свойство на pcbComponent
. Присвойте FeedLocations
к ребру портов канала. Присвойте ViaLocations
в ребре тупикового centerArm
. Установите BoardThickness
к 1,57 мм на pcbComponent
и визуализируйте фильтр. Ниже кода выполняет эти операции и создает фильтр pcb
объект.
substrate = dielectric("EpsilonR",2.2,"LossTangent",0.0009,... "Name","custom","Thickness",1.57e-3); gndL = 30e-3; gndW = 25e-3; ground = traceRectangular("Length",gndL,"Width",gndW,... "Center",[0,-4e-3]); pcb = pcbComponent; pcb.BoardShape = ground; pcb.BoardThickness = 1.57e-3; pcb.Layers ={filter,substrate,ground}; pcb.FeedDiameter = portW/2; pcb.FeedLocations = [-gndL/2 0 1 3;gndL/2 0 1 3]; pcb.ViaDiameter = centerL; pcb.ViaLocations = [0 -6.5e-3 1 3]; figure; show(pcb);
Используйте sparameters
метод, чтобы вычислить S-параметры для полосы останавливает фильтр и построить его с помощью rfplot
функция.
spar = sparameters(pcb,linspace(0.1e9,3.5e9,40)); figure; rfplot(spar);
Как существует четыре кривые в результате, позволяют нам анализировать результаты.
Анализируйте значения , и изучать поведение фильтра высоких частот.
figure; rfplot(spar,1,1); hold on; rfplot(spar,1,2); hold on;
Результат показывает, что фильтр имеет частоту среза на-3 дБ = 1,8 ГГц. значения больше-3 дБ и значения меньше на-10 дБ выше частоты среза на-3 дБ 1,8 ГГц. Спроектированный фильтр поэтому имеет высокий ответ передачи и их симулированные соответствия результатов тесно со ссылкой. 0,3 ГГц переключаются на нижний регистр частота среза, на-3 дБ наблюдается.
Используйте charge
метод, чтобы визуализировать распределение заряда на металлической поверхности и диэлектрике фильтра высоких частот
figure; charge(pcb,3e9);
figure;
charge(pcb,3e9,'dielectric');
Используйте current
метод, чтобы визуализировать распределение тока на металлической поверхности и токи поляризации объема на диэлектрике фильтра высоких частот
figure; current(pcb,3e9);
figure;
current(pcb,3e9,'dielectric');
[1] Цзя-Шэн Хун "Микрополосковые Фильтры для Приложений РФ/микроволновых", p. 184, John Wiley & Sons, 2-й Выпуск, 2011.