Проектирование фильтра нижних частот на основе микрополосковой линии

чебышевского фильтра g-параметры определяются по следующим формулам:

 

Подставляем значения:

 

 

 

Рассчитаем g-параметры чебышевской характеристики:

 

Конкретные величины элементов в схеме фильтра рассчитываем через     g-параметры:

 

3.3.2 Расчет ширины секций.

1)Рассчитываем ширину МПЛ первой секции, в которой волновое сопротивление Z1=43.2 Ом (определяем ширину полоски при t=0).

2)  Рассчитываем ширину МПЛ второй секции, в которой волновое сопротивление Z1=36.0 Ом (определяем ширину полоски при t=0).

 

3) Рассчитываем ширину МПЛ третей секции, в которой волновое сопротивление Z1=89.1 Ом (определяем ширину полоски при t=0).

 

4)Рассчитываем ширину МПЛ четвертой секции, в которой волновое сопротивление Z1=31.1 Ом (определяем ширину полоски при t=0).

 

3.3.3. Длина волны в МПЛ зависит от эффективной диэлектрической проницаемости ε_эф, учитывающей несимметричность заполнения поперечного сечения линии диэлектриком. ε_эф зависит как от диэлектрической проницаемости подложки ε, так и от размеров МПЛ (W, h, t). Необходимо найти ε_эф для каждой из секций МПЛ:

, с учетом толщины полоски:

, где

; .

Затем определяем длину волны в МПЛ по формуле:

, где

,

λ₀ – длина волны в свободном пространстве, λ_i – длина волны в i-том полоске.

1) Для первой полоски:

 

2) для второй полоски:

 

3) для третей полоски:

 

4) для четвертой полоски:

 

3.3 Определим длины всех отрезков МПЛ по формулам [1]:

длина отрезка, реализующего индуктивность

                                    

, а длина отрезка, реализующего конденсатор, определяется следующим образом

 

,

где         - длина волны линии, соответствующая каждому отрезку;

Zi – волновое сопротивление для каждого отрезка.

1) Длина первой секции:

 

l1=3.4 (мм).

2) Длина второй секции:

 

l2=3.3 (мм).

3) Длина третей секции:

 

l3= 3.6 (мм).

4) Длина четвертой секции:

 

l4=3.1 (мм).

Длины низкоомных секций ФНЧ необходимо укоротить на 2Δl_i. Откорректированная длина l_iк равна:

, где    ,

краевая емкость для МПЛ разной ширины:

Подставляя данные в формулы, получаем:

 

Таким образом

 

3.4  Вывод.

При расчете ФНЧ были получены следующие данные:

1.  проектируемый фильтр состоит из семи секций;

2.  ширина секций равна: W_1,7= 0,858(мм), W_2,6= 1.151 (мм), W_3,5= 0.187 (мм), W₄= 1,431 (мм);

3.  длина секций равна: l_1,7= 3,4 (мм), l_2,6 = 2,9 (мм),                    l_3,5 = 3,6 (мм), l₄ = 2,7 (мм).

Эскиз разработанного фильтра изображен на рис. 4.

Рис. 4. Эскиз спроектированного фильтра.

Рис. 4.  Эскиз разработанного фильтра .

Исходя из данных в техническом задании  выбран материал диэлектрической подложки ситалл СТ38-1 в соответствии  ОСТ 4ГО.010.224-82. В ходе расчетов были определены геометрические размеры топологического чертежа фильтра НЧ .

4.Описание конструкции, принципа работы, обоснование выбора материалов покрытий деталей и узлов.

Конструктивно фильтр НЧ на микрополосковой линии распологается в чашечном корпусе [3,5]. Корпус обеспечивает механическую и электрическую защиту микрополосковой платы, обеспечивая работоспособность микрополоскового узла в  условиях различных внешних воздействий. На материал корпуса предъявляется ряд требований, одно из них это коэффициент линейного расширения материала. Величина этого коэффициента должна быть схожа с величиной   линейного расширения подложки микрополосковой платы. Поэтому выбираем материал корпуса- титановый сплав ВТ1-0, выбираем по ГОСТ 19807-74, корпус чашечного типа, как наиболее предпочтительный для непосредственного соединения пайкой материалов полосковых плат и деталей корпуса. Материал корпуса выбираем по ГОСТ 19807-74. В качестве материала проводников микрополосковой платы, который должен иметь высокую электропроводность, малую величину температурного коэффициента сопротивления, хорошую адгедезию к подложке. Выберем в качестве материала проводника медь, как наиболее подходящую по характеристикам ,по ГОСТ 859-78 МВЧк.

Конструкция чашечного корпуса состоит из самого корпуса 1, крышки 2, внутри корпуса распологается микрополосковая плата 3.Крепление платы в корпусе производиться установкой её на уступы, расположенные вдоль стенок с последующей пайкой по периметру платы. Соединители ВЧ (СРГ-50-751Ф ВРО.364.008.ТУ)  устанавливаются в заранее подготовленные места, где закрепляются с помощью пайки по периметру.

5Оценка надежности.

Произведем оценку надежности по методике предложенной в 6].Интенсивность отказа устройства в целом  λуст определяется по следующей формуле :

,                                                   где k₁ – коэффициент, зависящий от воздействия механических факторов;

k₂ – коэффициент, зависящий от воздействия влажности и температуры;

k₃ – коэффициент, зависящий от давления воздуха;

λ_э – интенсивность отказа элемента схемы;

λ_паек – интенсивность отказа паек;

m – количество паек.

Коэффициент, зависящий от воздействия механических факторов k₁ равен