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 254m
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