в процессе оптимиза

[нзируется следую

Рнс. 20 7. Характ о -в случае прнн 30<г<120 Ом, о - н п.-

большинства используемых на практике диэлектрических материалов погреш ность приближенных выражений в замкнутой форме дли микрополосковых и полосковых линий составляет менее ! % . Синтез линий передачи производится автоматическим способом расчета геометрических размеров по электрическим параметрам.

Оптимизация схемы программой SUPER-СОМРЛСт* проиллюстрирована на примере проектировании СВЧ диплексерного фильтра с пвлосой пропусканнн 2-3,3 и 4-5 ГГц В 50-омном тракте. Фильтр реализуется и

Исходная схема, показанная на ряс. 20.5, была получеяа путем н го синтеза двух одиночных фильтров (высокочастотного н низкочастотного) в предположении, что линии передачи идеальные (без потерь). Оба фильтра соединены своими иенагруженными концами так, чтобы образовать днплексерный шее типолюсинк. В скобках указаны оптимизированные значения компонентов

Описание схемного файла SUPER-СОМРАСТ показано на рис. 20 6 Строки данных, нччинающиеся со звездочки, являются комиентарнямн. Этн данные используются только как справочные Знак *-\-* в первой колонке обозначает строку продолжения. В приведенном файле схема из-за соответствующего соединения внутренних узлов является шестиполюсной. Электрические длины линии передачи описываются сразу после описания схемы. Описание каждого компонента и описание способа его соединения в схеме осуществляется в одной строке входной информации Между знаками вопроса указываются нижняя и верхняя границы н начальное значение параметра при оптимизации. Заметим что некоторые волновые сопротивления линий в файле данных не соответствуют данным, указанным в схеме на рис. 20 5, Волновые сопротивлении, превышающие 120 Ом, уменьшены до 120 Ом. а волновые сопротивления, меньшие 30 Ом, увеличены до 30 Ом

Для физической реализуемости волновые сопротивления линии передачи ао.1ЖНЫ находиться в пределах 30-120 Ом. В исходной схеме фильтра фактический диапазон сопротивлений линий передачи составляет 15, 45-161, 5 Ои н поэтому этот фильтр не может быть изготовлен. Еслн волновые сопротивления произвольно изменять в пределах реализуемого диапазона, то характеристики фильтра становятся неприемлемыми (рнс. 20.7 а). Поэтому схема фильтра оптимизировалась в допустимом диапазоне изменении волновых сопротивлений линий передачи 30-120 Ом- Кроме волновых сопротивлений пятнадцати линий передачи переменными считаются также значении длин соответствующих отрезков линий низкочастотного фильтра. Несмотря на то, что низкочастотный фильтр содержит шесть отрезков линий передачи, их длины при Оптимизация поддерживаются

ERKF - V Лп1--1-»а,5г1-0р-1Га,5т (-20)-

l-.hUOl}

I -tooo 4-4 ; 0»- "li

(20 il

где Sa, h Sa, выражены в децибелах. Коэффициенты W к W - это весовые ко9ф фиииенты. определяющиеся различием S-параметров в двух разных диапазонах частот Коэффициенты ITsj и определяются таким образом, что их зна чения стремятся к нулю, еслн минимальные затухания Sjj н (или1 Sj, а полосе затухания достигают 20 дБ Заметим также, что величина S„ миннмнэнруетсн в двух частотных диапазонах, а величины Sj и S,, ) -только в соответствую-ших Полосах пропускания

Как видно из рнс. 20 7 б. оптимизация значительно улучшает характеристики .Значения компонентов, полученные в результате с рис 20 5 в скобках

203 4 A.MP.SYN. СИНТЕЗ СОГЛАСУЮЩИХ ЦЕПЕЙ

ПА ЭЛКЛ\ЕНТАХ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Программа A.MPSYN 8 позволяет синтезнр-вапь согласующие цепи иа сг.средоточеннымн параметрами и преобразовывать конструкцию la сосредоточенными параметрами в соответствующие конструкции на распределенными параметрами Программа AMPSYN позволяет о так ai,i6parb топологию, чтобы паразитные элементы вхоян.гн в состав цепи. 1 е. компенсироналнсь Программа осуществляет трансформацию вол новых сопротивлений, что обеспечивает возможность правильного построения схем при заданных сопротивлениях нагрузок Поскольк\ синтезируемые схемы нол\ чены в результате точного расчета, то они обеспечивают получение отличных первоначальных характеристик многокаскадных усилителей. В сл\чае необходи мости в дальнейпем эти характеристики могут быть еше улучшены с помощьк оптимизации.

Программа A.MPSYN позволяет разработчику сравнивать межд) собой раз личные схемы, имеющие одинаковые частотные характеристики но различные значения номиналов входящих в них компонентов Это позволяет удобно осуще

ние» паразитных

Рнс. 20 8 Резуль

грузок. Чтобы С(.

?CllM

произвольных комплексных на-ующнй четырехполюсник мог компенснропать паразитные генератора и нагрузки, первым элементом схемы должна емкость

прнмер. Синтез схемы согласования комплексных сопротивлений нагрузок

В качестве примера использовании программы AMPSYN рассмотрим синтез по лосового фильтра четвертого порядка, предназначенного для согласования комплексных нагрузок (рис. 20.8) Схема согласования должна иметь полосу ра бочих частот 100-300 МГц, неравиомериость ЛЧХ в рабочей полосе частот не 6..jiee0,2 дБ (с равными ггульсацнями) и вносимые потери 0.1 дБ

Результат выполнения программы AMPSYN показан на рис 20 9 Первой.) чальт> т0т1оя0гня схемы выражается переэ последовательные и параллельные конденсаторы и khtjujkh инд%kthbhoith (команда TY) Затем синтезируется схе ма (команда SY) и производится пропорииональнос изменение размериг " " "

сипри!

зерхнен предельное

Первоначальный синтез показывает, что входная емкость оказывается недо статочной. чтобы в нее можно было бы включить паразитнун> емкость источника, равную 15 пФ. а сопротивление нагрузки меньше требуемого значения 20 Ом, Для получения заданного сопротивления нагрузки может использоваться трансформация, а увеличить входную емкость можно рассматривая различные варианты построения схем.

Команда РА определяет значения входной и выходной емкостей, соответствующих различным вариантам схем. Заметим, что в одном нз вариантов выходная емкость 46.19 пФ совпадает с паразитной емкостью нагрузки в пределах точности 2% . а входная емкость 18,27 нФ достаточно высока, чтобы включить в себя паразитную емкость источника, равную 5 пФ Будем использовать атот вариант и

COMMAND: 2i

NO. OF ELEMEHTS ho. of HIGH PASS elemettts -4,3 DESIRED SbOPE (DB/OCTAVE/) - fl BANDWIDTH (f UPPER/F LCWER) - 3 fIS BANDPASS INSERTION LOSS (DB) - 1 INBAND BIPPLE (DB) - 2 ENTER RE TO RESTART

ER FOR EQUIRIPPLE

mf FOR MAXIMALLY FIAT

ch FOR LP CHEEYSHEV 7 ER

COMMAND: TY

ELEMENT 1 IS CP

ELEMENT 2 IS LS

ELEMENT 3 IS LP

ELEMENT * IS CS

COMMANDi SV

SEW fhTghz) " .3

R{SOURCE) - 5ЙТИ0Я0 Offf CP- 13.2975 PF LS- 2L.32ee NH LP= 42.16BS MH 50

CS= 59.6117 PF R(LOAD)- 12.9970 OHMS f UPPER - Я.ЗЯВЯ flHZ

COMMAND: PA

DESIRED LOAD i

г»,згмгн 59,й(яФ

Т fт

ZERO POSITIONS

13.2975 15.0672 18.2772 21.7959

33.7387 56.вЗв4 46.19Бв 63.4964

CHAHGE MIL, SLOPE ALL, OR NUTHING CC/S/A/NjiS COMMANDJ hz ~

TYPE О TO IMPROVE PARASITIC ABSORPTION ON THE OUTPUT I TO IMPROVE ABSORPTION ON THE INPUT

COMPLEX ZERO PAIRS ZERO 1 REAL PART = fl.B469 IMAG PART -»- Я 3762 ZERO 2 REAL PART » Я. 1087 I«AG PART -+ 0 6726

command. ,4y

5в.в0в0 с

MS V г""" т

new f5Tghz)

R(source) -cp- 18.2772 pf ls- n.09ie nh lp- 38.9475 nh cs= 53.5981 pf r(load)= 15 7673 ohms f upper » 0 3000 ghz

command: it load impedance- 15-7673

desired load I4PEDANCE " 20 searching for higher transformations

transformation 1 possible between elements 2 and 3 min value of rload - 15.7673 max value of rload 32.6416

pi realization r source = 50.000Я ohms

18.2772 pf

152..

) ЧН

19.2488 NH LP- 69.3582 MH CS- 46. 19*7 PF RLOAD > 20.0000 OHMS

F UPPER - 0.3000 GHZ

TEE REALIZATION R SOURCE - 50 0000 OHMS CP- 18.2772 PF 12.1737 NH 4 3.B648 MH LS 5-5381 HH CS- 46.1967 PF RLOAD > 20 0000 OHMS

F UPPER 0.3000 GHZ

Рис. 209 (права* Рис 20 9 Рсуль

3 37f!* i «3 85нГн I П го Ом

не енкос-ти 46,19 нФ з :1И 18,27 пФ представ

После трансформации 1 да IT) Результ:

20 35 CIIHTKJ СОГЛАСУЮЩИХ ЦЕПКИ НА ЭЛЕМЕНТ\Х С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАИН С ПОМОЩЬЮ ПРОГРЧММЫ CADSYN

Программа CADSYX - программа синтеза согласуютик цепей на элемен та» с распределенными [тараметрами Эта программа п.тилнс! проектировать устройство на линиях передачи определенной (равной) длины Исходными данными при синтезе являются ширина полосы пропускания, неравномерность коэффициента передачи, длина линий передачи, вносимые потерн и топология схемы При необходимости вес этн параметры могут корректироваться. Перед синтезом для прогнозируемых характеристик устройства рассчитываются теоретические ограничения произведения коэк!)иинен1 а усиления па ширину полосы nponyciia-иня 9 Работа в интерактивном режиме обеспечивает возможность разработки согласующих цепей с произвольным преобразованием ком(глсксных сопротивлений при реализуемых значениях элементов Все этапы синтеза достаточно просты. Даже неопытные разработчики, незнакомые с современными методами синтеза, легко могут освоить расчет согласующих цепей с помощью этой программы.

Программа C-\DSYi\ оперирует с злементамн с распределенными параметра ми пяти типов

разомкнугый параллельный ш.ейф - ОР,

короткозамкнутый параллельный шлейф - Sr,

разомкнутый последовательный [цленф OS,

короткозамкнутый последовательный шлейф - SS

каскадная линия (единичный элемент! - CL (нлн UE)

Топология задается пользователем в элементов, описания которых имеются i ментов может быть выведен па печать.

На практике комплексные сопропивл зок могут быть приближенно представле мента, такого как последовательный или

передачи синтезируемой схемы Типовые

t. iipocTOH форме с учетом базовых i программе Список стандартных эле

ения большинства генераторов и иягру-ты в виде резистора н реактивного эле параллельный шлейф в лнннн передачи,

ы (ОР, UE и т

в нуж

.) размещаются иной топологией В идеальном случае выбор раметров элементов схемы, равных реактивным сопротивлениям на <ет обеспечить полную «компенсацию» паразитных параметров мма CADSYN аналогична программе AMPSYN н здесь ие рассматри

20.3.6 ПРОГРА.М.МА F1LSYN

Программа FiLSYN является основной целевой программой расчета фильт ров, позволяющей точно синтезировать схемы как на линиях передачи определенной (равной) длины, так и на элементах с сосредоточенными параметрами {!£) Программа включает в себя расчет фильтров следующих типов нижних частот, нижних частот с линейными фазовыми характеристиками, высших частот, режекторпых. полосовых (как обычных, гак и параметрических). В полосе пропус-кания характеристика может задаваться максимально-плоской или чебышевс-кой, а в полосе задерживания-монотонной, изоэкстремальной илн произвольной Возможен расчет схем как с одной, так и с днумя нагрузками Схема с двумя нагрузками, в частности, использовалась прн разработке диплексерного фильтра Разработчик может задавать свою собственную топологию или подходя щую топологию может подобрать матица

ЕИТЕЙ TIT

иРРЁВ ЕС

-VilLtSEAR DIGIT) FREQUENCY IK HZ

HIGHFASS; 2 I PftSSBAND IN HZ -AT: 0. EOUAL-BIPPOE !

ENTER N ENTER P

GENERAL FI

THE NUMBER Of INCREMENTS 1 1 FREQUENCi: INCBEHEHTS IN R FREQUENCIES IN HI

H SiTNTHESIS PROGRAM

MICROWAVE LWPASS FILTEB LOW-PASS FILTER

EQUAL RIPPLE PASS BAND BANDEDGE LOSS MAX. PASSBAND VSMR UPPER PASSSMD EDGE FREOUENCY QUARTER-WAVE FREQUENCY MONOTONIC STOPBAND

MULTIPLICITY of iSm AT QUARTER WAVE NUMBER OF UNIT ELEMENTS

riHITE TRANSMISSIOW ZEBO P

E TERHINATIOW RATIO

OUTPUT TERlilH BEQUESTED TEB

I.OflOOOOOOlO E

5.0000000D»01 ORMS

s.ooooooaD+oi oHHs i.ooooogoDfOO

программы FILSYN i подчеркнуты

интерактивном реж