header yl3akb

 navigation       SATURS

Planārais joslas filtrs L diapazonam. Pirmais mēģinājums

8.12.2014:

Beidzot sasparojos un izgatavoju savu pirmo filtru, izmantojot planāro tehnoloģiju. Filtru izgatavoju savam pamazām topošajam L diapazona radioastronomijai paredzētajam uztvērējam - spoguļdiapazona filtrēšanai. Izvēlētās caurlaides joslas frekvences – 1400…1700MHz, kas iekļauj spektrālās līnijas 21cm un 18cm diapazonos. Izvēlējos Rogers Duroid 5870 teflona materiālu (datasheet). Varētu jau mēģināt izmantot FR4, bet tādā gadījumā nebūtu skaidri zināma dielektriskā konstante, tās vienmērība, temp. koeficents, un zudumi būtu palieli – vienu vārdu sakot, gribēju samazināt liekas galvassāpes, ko, izgatavojot ierīces mazās sērijās, tomēr varu atļauties. Izmantoju AWR simulācijas rīku, ar kuru līdz gala variantam var nonākt praktiski pāris minūtēs. Sākotnēji iebūvētais filtra kalkulators aprēķina tuvinātu variantu, kuru pieskaņojot, iegūstams gala variants. Izvēlējos „hairpin” stila filtru, dēļ neiezemētu rezonatoru neesamības, tādējādi palielinot iespēju, ka izgatavotais filtrs darbosies kā paredzēts ar minimālu iterāciju skaitu. Darbības princips uz pirkstiem ir vienkāršs – saistīti U veida pusviļņa (180 grādi) rezonatori. Zināms, ka pie tām frekvencēm, kurās rezonatora elektriskais garums ir 180 grādi, pretestība vienā galā sakrīt ar pretestību otrā galā, šajā gadījumā šīs pretestības ir bezgalīgas.

Šajā gadījumā joslas platums ir paliels – 300MHz (~19%), kas praktiski ir manu, amatieru tehnoloģisko iespēju robeža. Jo relatīvi platāka josla, jo ciešāka saite starp rezonatoriem ir nepieciešama. Šim filtram šaurākā atstarpe starp rezonatoriem ir ~0.1mm. Šaurāku man personīgi izgatavot laikam būs pagrūti. Izgatavoju ar gaismjūtīgās lakas metodi, izmantoju standarta ķīmiju: Positiv 20 laku, DP50 attīstīšanai, un Fe3Cl kodināšanai. Izgatavotais filtrs:

Teflona lamināts ir diezgan elastīgs, un platīti var viegli salocīt, tāpēc jādomā par kādu labāku nostiprināšanas/balstīšanas veidu, piemēram, ielodēt metāla korpusā. Vēl jānotestē, kā iezemēts metāla korpuss ietekmē filtra parametrus. Sagaidu nelielu centra frekvences samazināšanos.

Man par prieku, pirmie rezultāti tiešām ļoti labi.  Sekojošos attēlos redzami mērījumi, kas salīdzināti ar simulāciju.

S21 šaurā joslā:

Simulācija:
Nomērītais:

S21 platā joslā:

Simulācija:
Nomērītais:

Kā redzams, jāņem vērā harmoniskās caurlaides joslas (rezonatoru garumi būs 180 grādi pie visām harmonikām). Manā gadījumā spoguļdiapazons ir zemajās frekvencēs un problēmu nav.

Šajos mērījumos izmantoju pagaru kabeli, kas nav nokompensēts, jo diemžēl pagaidām nav pieejams ķēžu analizatora kalibrācijas komplekts. Varu tikai atņemt/pieskaitīt konstanti, kas tomēr nav pārāk korekti. Jebkurā gadījumā, šeit ir nomērīti zudumi tikai kabelim:

Tātad ap 0.6dB kabeļa zudumi. Nomērītie zudumi caurlaides joslā ir ~1.5dB, tātad paša filtra zudumi ir ap 0.9dB, kas tīri labi saskan ar simulāciju (sk. augstāk)

S11 atstarojumu zudumi. Ļoti ok!:


Filtra izmaksas:

Izmantotais materiāls: 7.1 EUR (http://www.rf-microwave.com/ 101x114mm liels gabals maksā 14.2 EUR. Sanāk divi šādi filtri), divi SMA konektori – 7 EUR, ķīmija varētu būt vēl kāds 1 EUR. Kopā tātad ~15…16EUR. Ja ņem vērā brīvību filtra parametru izvēles ziņā, manuprāt, tīri neslikts variants ;).

  • AWR simulācijas fails šeit;
  • PCB gerber un PDF faili šeit.

 


 footer
 2017 Marcis