" Н а у к а м о л о д ы х " , 2 6 н о я б р я 2 0 1 9 г . , А р з а м а с
П о с в я щ а е т с я 8 5 - л е т и ю в ы с ш е г о п е д а г о г и ч е с к о г о о б р а з о в а н и я в А р з а м а с е и
8 0 - л е т и ю п р о ф е с с о р а В я ч е с л а в а П а в л о в и ч а П у ч к о в а
368
Разработка коммутаторов приходящих сигналов в телеметрических и
управляющих системах является актуальной задачей. В [3] сформулированы
требования к разработке коммутатора, в перечень задач которого входят не
только коммутация сигналов, но и их усиление и фильтрация с дальнейшей
передачей на основной блок изделия. Особое внимание уделяется фильтрации в
СВЧ-цепях, в связи с чем рассмотрим особенности проектирования фильтров.
Проектирование (расчет и разработку топологии) полосовых фильтров,
служащих для выделения заданной полосы пропускания,– удобно проводить в
САПР NI AWR Design Environment. Этот пакет включает в себя три мощных
инструмента, необходимых для создания среды проектирования радиочастот,
аналоговых или интегрированных систем: Visual System Simulator (VSS),
Microwave Office (MWO) и Analog Office (AO). Эти инструменты входят
полностью в пакет NI AWR Design Environment, и на их базе можно
использовать проекты отдельных схем в разработке более сложных систем, без
выхода из среды проектирования.
Принцип действия фильтров основан на использовании эффекта
неравенства
фазовых
скоростей
нормальных
волн
в
связанных
микрополосковых линиях. Высокое качество фильтра (выраженность его
фильтрующих свойств) напрямую связано с величиной затухания помехи в
полосе задерживания.
Проведем разработку одного из таких полосовых фильтров (в
техдокументации он обозначен как Z9 – см. Рис. 1) для заданных параметров, и
параллельно рассмотрим особенности работы в вышеуказанном программном
пакете. Фильтр относится к частотно-избирательным устройствам [1] и
содержит входной и выходной инверторы, стержневые резонаторы и
дополнительный шунтирующий резонатор в виде стержня, закрепленного на
одной из торцовых стенок фильтра.
Рассмотрим возможности методики моделирования и проектирования в
указанной САПР полосовых СВЧ-фильтров с заданными характеристиками.
На рис. 1 показана структура (эквивалентная схема) фильтра Z9, которая
состоит из двух подсхем (SUBCKT или subcircuit), которые называются
каскадами S1 и S2 (от англ. stage – каскад) и имеют обозначения «Z9_1» и
«Z9_2» соответственно. Каждый из каскадов, в свою очередь, имеет свою
структуру (показано на рисунках 2 и 5 соответственно). Под «ID» понимается
параметр, который используется для идентификации того или иного элемента
подсхемы в программе (от англ. identifier– идентификатор).
«PORTP=1» и«PORTP=2» - порты с волновым сопротивлением «Z»,
равным 50 Ом каждый.
Разобьем фильтр на два каскада, для каждого каскада построим модель с
заданными параметрами подложки и топологию. (На рис. 2 изображена модель
первого каскада, на рис. 5 - модель второго каскада. На рис. 3 изображена
топология первого каскада, на рис. 6 - топология второго каскада).
