2. Входные цепи радиоприемников

2.1. Выбор конструктивного построения фильтра, определение класса фильтра и выбор прототипа

Входные цепи приемников СВЧ применяются для согласования с антенно-фидерным трактом (АФТ) и предварительной фильтрации помех. В супергетеродинных приемниках входная цепь вместе с фильтрами УРЧ служит для подавления побочных (зеркального) каналов приема.

В качестве входных цепей приемников СВЧ используются фильтры на коаксиальных и объемных резонаторах, фильтры на отрезках микрополосковых линий (МПЛ), ЖИГ-резонаторы и др.

Конкретная реализация входной цепи зависит от частоты настройки приемника, требования к избирательности, к весу, габаритам, условия эксплуатации и т.д.

В настоящем пособии рассмотрено проектирование фильтров СВЧ, состоящих из коаксиальных или микрополосковых резонаторов [6,7].

В нижней части СВЧ диапазона широкое распространение нашли фильтры на коаксиальных резонаторах.

В малогабаритных приемниках СВЧ диапазона в качестве входных цепей широко применяются фильтры на отрезках МПЛ, имеющие ряд достоинств. Они имеют малые габариты и массу, дешевы при изготовлении, технологичны и удобны для массового производства методами интегральной технологии. Все это позволяет реализовать на пластине из металлизированного с одной стороны диэлектрика целые узлы и функциональные модули в микрополосковом исполнении. Широкое применение фильтры на отрезках МПЛ нашли в гибридных интегральных схемах (ГИС) СВЧ диапазона.

Проектирование фильтра начинается с выбора конструктивного исполнения его элементов (резонаторов). Критериями выбора типа резонатора могут служить габариты, потери, широкополосность, простота изготовления и т.д.

Фильтры на коаксиальных (стержневых) резонаторах с воздушным заполнением имеют наибольшую добротность (малые потери), но узкополосны и имеют большие габариты и вес.

Фильтры на полосковых и микрополосковых отрезках линий имеют большие потери, но более технологичны и широкополосны, а также малогабаритны.

В длинноволновой части СВЧ диапазона целесообразнее применять четвертьволновые резонаторы как имеющие наименьшие габариты. В верхней части диапазона до 4 ГГц можно использовать полуволновые резонаторы.

При выборе аппроксимирующего полинома для характеристики фильтра необходимо учитывать, что чебышевские фильтры имеют большую крутизну характеристики затухания, чем баттервортовские, однако баттервортовские фильтры вносят меньше фазовых искажений.

Как показано ранее (п.1.4) класс фильтра (количество резонаторов) определяется из графиков рис.1.7 для баттервортовских и рис.1.8 для чебышевских фильтров.

После определения класса фильтра выбирают прототип рис.2.1.

а) б)

Рис. 2.1. Прототипы фильтров для нечетных (а) четных (б) n.

Очевидно схема рис.2.1а удобна для нечетных n, а схема рис.2.1б для четных n.

Параметры прототипа определяют из таблицы 2.1 для фильтров с баттервортовской характеристикой затухания.

Таблица 2.1

n	g0	g1	g2	g3	g4	g5	g6	g7	g8	g9
1	1	2,0	1,0
2	1	1,41	1,41	1,0
3	1	1,0	2,0	1,0	1,0
4	1	0,76	1,84	1,84	0,76	1,0
5	1	0,61	1,61	2,0	1,61	0,61	1,0
6	1	0,51	1,41	1,93	1,93	1,41	0,51	1,0
8	1	0,39	1,11	1,66	1,96	1,96	1,66	1,11	0,39	1,0

Из таблицы 2.2 определяют параметры прототипа с чебышевской характеристикой затухания при пульсации на вершине дБ

Таблица 2.2

n	g0	g1	g2	g3	g4	g5	g6	g7	g8	g9
1	1	1,01	1,0
2	1	1,82	0,68	2,65
3	1	2,02	0,99	2,02	1,0
4	1	2,09	1,06	2,83	0,78	2,65
5	1	2,13	1,09	3,0	1,09	2,13	1,0
6	1	2,15	1,1	3,06	1,15	2,93	0,81	2,65
8	1	2,17	1,11	3,11	1,18	3,14	1,16	2,96	0,81	2,65

Количество параметров g берется n+1.

Конструктивное исполнение фильтра определяется его назначением и частотой. В радиоприемных устройствах в диапазоне от 0,3ГГц до 4ГГц широко используются полосовые фильтры на отрезках микрополосковых линий.