Transcript twcz-8_filtry_wcz - Studia

WYKŁAD TWCZ
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
1
WYKŁAD TWCZ
Filtry wielkiej częstotliwości
prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Politechnika Warszawska
Instytut Systemów Elektronicznych
ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa
e-mail: [email protected],
tel: (48-22) 8253709
fax: (48-22) 8252300
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
2
WYKŁAD TWCZ
Filtr jako dwuwrotnik obciążony
z dwóch stron rezystancjami RS i RL
Najczęściej: Rs = RL = Z0 = 50 Ω
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
3
WYKŁAD TWCZ
Parametry filtrów:
Straty wnoszone
IL[dB]= - 10 log P L
P SA
Gdy ZS = ZL = Z0 (Z0 - rzeczywista impedancja
odniesienia wrót filtru) :
Straty odbicia:
Przesunięcie fazy:
 T = arg{ S 21}
Parametry zależne
od częstotliwości
Opóźnienie grupowe:
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
4
WYKŁAD TWCZ
Charakterystyki tłumienia wnoszonego filtrów
dolnoprzepustowych
Maksymalnie
płaska
Równomiernie
falista
eliptyczna
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
5
WYKŁAD TWCZ
Procedura projektowania filtrów
a) projekt prototypowego filtru dolno-przepustowego o wymaganych
parametrach charakterystyki przenoszenia;
b) transformacja obwodu prototypowego filtru dolno-przepustowego
na obwód filtru żądanego typu (dolnoprzepustowy, górnoprzepustowy,
pasmowo-przepustowy lub pasmowo-zaporowy) o zadanych
częstotliwościach granicznych pasma przenoszenia lub zadanej
częstotliwości środkowej;
c) realizacja obwodu filtru w postaci układu fizycznego o parametrach
rozłożonych za pomocą danego typu linii transmisyjnej (falowód,
linia mikropaskowa, linia szczelinowa itd.).
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
6
WYKŁAD TWCZ
Dolnoprzepustowe filtry prototypowe o charakterystykach
maksymalnie płaskich lub równomiernie falistych
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
7
WYKŁAD TWCZ
Elementy dolnoprzepustowego filtru prototypowego
g0 = 1
 ( 2k - 1 ) 
,
g k = 2 sin 

 2n 
k = 1,2,...,n
g n+1 = 1 dla parzystychn i dla nieparzystych n.
n – rząd filtru
Elementy filtrów prototypoweych o charakterystykach
równomiernie parzystych obliczane także z prostych
Zależności.
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
8
WYKŁAD TWCZ
Dolnoprzepustowe filtry prototypowe o charakterystykach
eliptycznych
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
9
WYKŁAD TWCZ
Transformacja częstotliwości i skalowanie impedancji filtrów
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
10
WYKŁAD TWCZ
Definicje inwerterów immitancji
Inwerter impedancji
Inwerter admitancji
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
11
WYKŁAD TWCZ
Odcinek linii transmisyjnej o długości λg/4
jako inwerter immitancji
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
12
WYKŁAD TWCZ
Filtry pasmowo-przepustowe z inwerterami immitancji
Tylko obwody
szeregowe LC
Inwertery
Tylko obwody
równoległe LC
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
13
WYKŁAD TWCZ
Filtry pasmowo-przepustowe z odcinkami linii transmisyjnych
o długości λg/4 tworzących inwertery immitancji
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
14
WYKŁAD TWCZ
Filtry dolnoprzepustowe
a) na linii koncentrycznej
b) na linii mikropaskowej
Przekrój osiowy struktury
Lay out metalowych pasków
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
15
WYKŁAD TWCZ
Filtry pasmowo-przepustowe na liniach mikropaskowych
Sprzężone rezonatory
w postaci odcinków linii
mikropaskowych o długości λg/4
Metalowe paski - layout
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
16
WYKŁAD TWCZ
Środkowoprzepustowy filtr mikropaskowy w postaci okręgu
o długości równej długości fali dla częstotliwości środkowej
pasma przenoszenia filtru
Metalowe paski linii mikropaskowych
λ
π
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
17
WYKŁAD TWCZ
Środkowoprzepustowy filtr
falowodowy
Prostokątny falowód metalowy z przesłonami metalowymi
Obwód zastępczy filtru
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
18
WYKŁAD TWCZ
Środkowprzepustowy filtr palczasty
Koncentryczne złącze
λ
Koncentryczne złącze
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
19
WYKŁAD TWCZ
Filtry górnoprzepustowe
a) na liniach koncentrycznych b) na liniach mikropaskowych
Przekrój osiowy koncentrycznej
struktury filtru
Layout metalowych
pasków linii
Mikropaskowych filtru
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
20
WYKŁAD TWCZ
Filtr środkowozaporowy na liniach
mikropaskowych
Layout metalowych pasków
linii mikropaskowych filtru
Obwód zastępczy
Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski
Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska
21