Filtri a microonde Esempio 1 (1/3) Si progetti un filtro passa basso massimamente piatto con: • fC = 2 GHz Acdb = 3 dB • A|f = 3 GHz 15 dB Tipo di filtro: Butterworth ACdB = 3 dB (K = 1) (' = 3 / 2 = 1.5 ' – 1 = 0.5 → AdB > 15 dB) N = 5 g0 = 1.0000 g1 = 0.6180 g2 = 1.6180 g3 = 2.0000 g4 = 1.6180 g5 = 0.6180 g6 = 1.0000 Butterworth 3 dB ' - 1 Esempio 1 (2/3) Scegliamo circuito che inizia con C parallelo R'0 g0 R0 1.0000 50 50 C"1 g1 0.6180 0.984 pF R0 2 fC 50 2 2 109 L" 2 R0 g2 50 1.6180 6.438 nH 9 2 fC 2 2 10 C"3 g3 2.0000 3.183 pF 9 R0 2 fC 50 2 2 10 L" 4 R0 g4 50 1.6180 6.438 nH 9 2 fC 2 2 10 C"5 g5 0.6180 0.984 pF R0 2 fC 50 2 2 109 R'6 g6 R0 1.0000 50 50 Esempio 1 (3/3) Risultati Risultati Esempio 2 (1/3) Confrontare la risposta del filtro precedente con quella di un filtro a ripple costante (3.0 dB) di pari ordine e con la stessa frequenza di taglio Tipo di filtro: Chebyshev Ripple = 3.0 dB g0 = 1.0000 g1 = 3.4817 g2 = 0.7618 g3 = 4.5381 g4 = 0.7618 g5 = 3.4817 g6 = 1.0000 (K = 1) N=5 Chebyshev 3 dB ' - 1 Esempio 2 (2/3) Scegliamo circuito che inizia con C parallelo R'0 g0 R0 1.0000 50 50 C"1 g1 3.4817 5.541 pF R0 2 fC 50 2 2 109 L" 2 R0 g2 50 0.7618 3.031 nH 9 2 fC 2 2 10 C"3 g3 4.5381 7.223 pF 9 R0 2 fC 50 2 2 10 L" 4 R0 g4 50 0.7618 3.031 nH 9 2 fC 2 2 10 C"5 g5 3.4817 5.541 pF R0 2 fC 50 2 2 109 R'6 g6 R0 1.0000 50 50 Esempio 2 (3/3) Risultati Confronto tra i due filtri 0 -10 DB(|S[2,1]|) binomiale -20 DB(|S[2,1]|) chebyshev -30 -40 0 1 2 Frequenza (GHz) 3 4 Esempio 3 (1/3) Si progetti un filtro passa banda che abbia: • una risposta a ripple costante di 0.5 dB • Tipo di filtro: Chebyshev • = 100 MHz f1=950 MHz - f2=1050 MHz • F0 = 0,9987 1 GHz • A=15 dB per f=1.1 GHz -> f’ = 2 -> g0 = 1.0000 g1 = 1.5963 g2 = 1.0967 g3 = 1.5963 g4 = 1.0000 N=3 0 0 1 0 ' 2 1 0 0 con : 0 1 2 (centro banda ) Chebyshev 0.5 dB ' - 1 Esempio 3 (2/3) Scegliamo circuito che inizia con L serie G'0 g0 / R0 G'4 g4 / R0 1.0000 / 50 S R'0 R'4 50 L"1 R0 g1 R g 50 1.5963 0 1 127.0 nH 9 2 1 0 0.1 2 1 10 C"1 2 1 0.1 0.199 pF 2 9 0 R0 g1 0 R0 g1 2 1 10 50 1.5963 L"2 R0 2 1 R0 50 0.1 0.726 nH 2 9 0 g2 2 1 10 1.0967 0 g2 C"2 g2 g2 1.0967 34.91 pF 9 R0 2 1 R0 0 50 0.1 2 1 10 L" 3 R0 g3 R g 50 1.5963 0 3 127.0 nH 2 1 0 0.1 2 1 109 C"3 2 1 0.1 0.199 pF 2 9 0 R0 g3 0 R0 g3 2 1 10 50 1.5963 Esempio 3 (3/3) Risultati Risultati filtri su microstriscia specifiche di progetto • filtro passa basso • frequenza di taglio 4 GHz • Chebyshev 3 dB • N=3 PORT IND IND PORT Z=1 L=3.349 L=3.349 Z=1 CAP C=0.7117 Stub serie PORT Z=1 Stub serie TLSC TLSC Z0=3.348 EL=45 Z0=3.348 EL=45 PORT Z=1 TLOC Z0=1.405 EL=45 PORT Z=1 TLSC TLSC Z0=3.348 EL=45 Z0=3.348 EL=45 Stub parallelo PORT Z=1 TLIN TLOC TLIN Z0=1 Z0=1.405 EL=45 Z0=1 Circuito PORT Z= 1 PORT Z =Z=50 1 R04003 da 254m TLIN TLIN Z0= 4.35 Z0= 4.35 PORT Z= 1 TLOC TLOC TLOC Z0= 1.299 Z0= 1.405 Z0= 1.299 MLIN MLIN Z0= 217.5 Ohm MLEF Z0= 64.9 Ohm Z0= 217.5 Ohm MLEF Z0= 70.3 Ohm Z Z==PORT 50 1 MLEF Z0= 64.9 Ohm Risultati 0 -10 DB(|S[2,1]|) distribuito -20 DB(|S[2,1]|) concentrato -30 -40 -50 0 5 10 Frequency (GHz) 15 20 Filtro a Step Filtro a Step PORT P=1 Z=50 Ohm MLIN ID=TL7 W=w50 mm L=20 mm MSTEP$ ID=TL14 MLIN ID=TL1 W=w15 mm L=0.91 mm MSTEP$ ID=TL8 MLIN ID=TL2 W=w75 mm L=5.872 mm MSTEP$ ID=TL9 MLIN ID=TL3 W=w15 mm L=2.947 mm MSTEP$ ID=TL10 MLIN ID=TL4 W=w75 mm L=5.872 mm MSTEP$ ID=TL11 MLIN ID=TL5 W=w15 mm L=0.91 mm w50=1.161 w15=5.844 w75=0.544 MSUB Er=3.38 H=0.508 mm T=0.035 mm Rho=0.7 Tand=0.0027 ErNom=3.38 Name=RO1 MSTEP$ ID=TL12 MLIN ID=TL6 W=w50 mm L=20 mm PORT P=2 Z=50 Ohm Risultati 0 -4 -8 DB(|S[2,1]|) concentrato -12 DB(|S[2,1]|) distribuito -16 -20 0 2 4 Frequency (GHz) 6 8 Filtri passa banda Graph 1 0 10 -10 5 -20 0 -30 -5 -40 -10 -50 -15 -60 -20 DB(|S[1,1]|) (R) BPF -70 DB(|S[2,1]|) (L) BPF -25 -80 -30 15.5 16.5 17.5 18.5 Frequency (GHz) 19.5 20.5 21