Разработка нелинейного радиолокатора для обнаружения электронных устройств, содержащих нелинейные компоненты, страница 19

Первоначально задаются граничные частоты фильтра  и  по уровню a_п и частоты начала полос задержания  и  по уровню a_з, а также способ аппроксимации передаточной характеристики. Кроме того, необходимо задаться параметрами подложки (ε и h) и волновым сопротивлением ρ₀.

Определяем количество элементов фильтра:

- для аппроксимации по Чебышеву - ,

- для аппроксимации по Баттерворту - ,

где , , .

Пользуясь справочной литературой для выбранных частот и количества элементов фильтра, находим обобщенные реактивные параметры элементов прототипа ФНЧ.

Параметры крайних элементов определяются выражением:

,

которое справедливо для аппроксимации по Чебышеву с нечетным чис­лом п и аппроксимации по Баттерворту при любом n.

Обобщенные реактивные параметры прототипа связываются с параметрами фильтра:

,

где i=1…n+1.

Волновые сопротивления связанных линий при четном и нечетном возбуждениях:

,

.

Для пары НПЛТД не существует точного решения для волновых сопротивлений при четном и нечетном видах возбуждения, поэтому для расчета в первом приближении выше приведены формулы для симметричных полосковых линий.

Относительное расстояние между полосками:

.

Относительная ширина отрезков линии :

,

Длина отрезков связанных линий определяется следующим образом:

,

где .

2.8.3. Фильтры на поверхностных акустических волнах.

Нет, пожалуй, ни одной системы беспроводной радиосвязи, где бы сегодня не использовались фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Эти фильтры используются и в маленьких и простых пейджерах, и в сложных приемниках для сотовой связи, телевизорах и оптоволоконных системах передачи данных. По назначению устройства на поверхностных акустических волнах можно разделить на несколько классов: полосовые фильтры для обработки сигналов на промежуточных частотах, линии задержки, резонаторы, фильтры с малыми потерями для входных цепей приемников, антенные дуплексоры для связных приемников, в том числе, систем AMPS, GSM, CDMA. В новом поколении сотовой телефонии IMT-2000 предполагается осуществить разделение доступа с помощью акустоэлектронного конвольвера [23,24,25]. Здесь надо дать пояснение, что дуплексоры это двухканальные фильтры, которые осуществляют разделение по частоте тракта передачи и тракта приема. Дуплексор имеет один вход, соединенный с антенной, и два выхода, присоединенных к выходу передающего тракта и ко входу приемного тракта, соответственно. При этом частотные характеристики в передающем и приемном трактах имеют специальные характеристики для обеспечения максимальной развязки между трактом приема и передачи.

Столь широкое применение объясняется малыми габаритами, незначительным весом, отсутствием энергопотребления, технологией изготовления совместимой с производством ИС, возможностью использования корпусов для автоматизированного поверхностного монтажа.

Фильтры на ПАВ имеют коммерческое применение на частотах от 30 МГц до 3 ГГц. На низких частотах габариты фильтров становятся слишком большими, поэтому вместо них находят применение монолитные фильтры на объемных волнах, выполненные из пьезоэлектрической керамики. На частотах выше 3 ГГц разрешающая способность фотолитографического процесса не позволяет получить высокий процент выхода годных изделий, и цена таких фильтров становится неконкурентной по сравнению с другими решениями. На высоких частотах применяются электромагнитные фильтры на связанных полостях, выполненные из керамики.

Большинство преимуществ ПАВ-устройств обусловлено непосредственно их физической структурой: малым весом и габаритами; линейной (или определяемой требованиями) фазой; фактором формы, приближающимся к единице (очень высокая прямоугольность); исключительным внеполосным подавлением; температурной стабильностью. Поскольку центральная частота и форма частотной характеристики определяются топологией, они не требуют сложной настройки в аппаратуре и не могут расстроиться в процессе эксплуатации. Технология изготовления, совместимая с полупроводниковым производством, позволяет выпускать их в большом объеме с высокой воспроизводимостью.