Расчет резонаторного фильтра на прямых объемных магнитостатических волнах (стр. 3 из 4)

На рис. 7 и 8 представлены частотные зависимости параметра передачи

и параметра отражения ПР при различном расстоянии . Видно, что потери увеличиваются, когда расстояние между микрополоском и краем ПР также увеличивается. Частотный сдвиг наблюдается у фильтра из-за множителя , который учитывает вклад индуктивности. На рис. 7, кривая с – параметр идеально согласованного ПР. Нагруженная добротность в этом случае равна

и полоса пропускания

по уровню 3 децибела приблизительно равна 8 МГц, которая соответствует ΔH = 1 E, как и рассчитывалось по «провалу» прошедшей мощности в случае электрического согласования. Минимальные вносимые потери составили – 3.7 дБ, что согласуется с предполагаемым максимумом для параметра передачи [15]:

дБ (9)

Рис. 8. Влияние зазора d между микрополоском и ПР на S11 для данных рис. 7.

Из-за увеличения внешней добротности при увеличении расстояния

, нагруженная добротность также увеличивается. С другой стороны, компромисс между необходимым значением и предполагаемым увеличением вносимых потерь должен быть получен.

Важным свойством ПР является его внеполосное подавление. Когда микрополосковые проводники очень близко друг к другу и/или достаточно широкие, наводка ухудшает характеристики фильтра. Предельный случай, который рассматривается в этой работе – это согласованный микрополосок ширины 240 мкм, расположенный на поликоровой подложке толщиной 254 мкм. Основной вклад в характеристику ПР оказывают его магнитные свойства, которые сильно увеличивают его добротность.

Рис. 9. АЧХ полосно-пропускающего фильтра с ПР при различной ширине линии ФМР пленки ЖИГ

от 0.5 E до 2 E. Частотный сдвиг наблюдается из-за индуктивной связи, которая изменяет значение L. d = 10 мкм – расстояние между краями ПР и микрополосками.

На рис. 9 показаны результаты влияния изменения значение ширины линии ФМР пленки, которой соответствует различные R, L, C, полученные из (2), (6), (7) и (5). Численные значение элементов представлены в таблице 2 при d = 10 мкм.

Таблица 2

ΔH, Е	LМПР, Гн	CМПР, Ф	L, Гн	L1,2, Гн
0,5	4,2364E-06	7,0185E-17	4,2327E-06	1,8478E-09
1,0	2,1182E-06	1,4037E-16	2,1163E-06	9,2392E-10
1,5	1,4121E-06	2,1055E-16	1,4109E-06	6,1594E-10
2,0	1,0591E-06	2,8074E-16	1,0582E-06	4,6196E-10

Глава 4. Связанные резонаторы

Улучшение неравномерности АЧХ и расширение полосы пропускания может быть обеспечено в случае критической связи между одинаковыми резонаторами [15]. При этом улучшается как подавление вне полосы так и крутизна скатов АЧХ.

"Магнитная" природа ПР позволяет для моделирования их связи с микрополосками и между собой использовать только индуктивности. Используя экспериментальные результаты в [14] по критической связи между резонаторами, предыдущее моделирование можно улучшить, принимая в расчет, как в случае отдельного МПР, индуктивности на входе и выходе. Эквивалентная схема, используемая для моделирования, показана на рис. 10.

В случае связанных резонаторов, индуктивность резонатора

,

вычисленный для расстояния d = 10 мкм между краем ПР и микрополосками;

– коэффициент связи между ПР и

– коэффициент связи с входом, рассчитывается как в случае критической связи резонаторов (λ/2-связь, [14]).

Настройка между этими двумя резонаторами позволяет получить требуемую степень связи (обычно сильную (сверхкритическую) или критическую связь).

Рис. 10. Полосно-пропускающий фильтр, содержащий два связанных ПР. R, L и C – сосредоточенные элементы, рассчитанные по измеренной кривой ФМР фильтра (lx = 0.94 мм, ly = 2.9 мм, t = 45 мкм, ΔH = 1 E).

– входная индуктивная связь. Из-за связи со входом и следующим ПР,

Экспериментально, по измеренному значению

может быть получено значение

,

где

– частоты пиков АЧХ при сверхкритической связи.

Относительная полоса пропускания

может быть изменена регулированием связи между резонаторами.

Например, в случае диэлектрических резонаторов связь изменяется механически [15]. Новая индуктивность равна

,

в то время, как R и C неизменны.

Результаты показаны на рис. 11 и 12 для параметров матрицы рассеяния структуры. Неравномерность АЧХ менее 1 дБ была получена в полосе по уровню 3 дБ приблизительно шириной 7 МГц. Как и ожидалось, очевидное улучшение крутизны АЧХ, относительно случая одиночного ПР (кривая d = 10 мкм на рис. 7).

Рис. 11. Частотная зависимость коэффициента передачи

полосно-пропускающего ПОМСВ фильтра с двумя λ/2-связанными ПР для = 10 мкм. R, L и C рассчитаны для микрополоска шириной 240 мкм и пленки ЖИГ c .

Дальнейшие улучшения АЧХ могут быть получены увеличением числа резонаторов, но потери при этом становится значительными, и уменьшением наводки, чтобы получить значительное внеполосное подавление при использовании узких микрополосков.

Рис. 12 Частотная зависимость коэффициента отражения на входе фильтра S11 полосно-пропускающего ПОМСВ фильтра с двумя

-связанными ПР для = 10 мкм. Увеличение потерь компенсируется улучшением крутизны скатов и неравномерностью (пульсациями) АЧХ в полосе пропускания менее 2 дБ.

В случае рис. 12, относительная полоса пропускания, зависимая от параметра

.

Мы измерили кривую ФМР структуры с двумя ПР при критической связи между резонаторами λ/2, чтобы получить оценку качества наших прогнозов. Конечно, изменяемая переменная теперь магнитное поле, а не частота, но мы измерили два значения, которые можно легко сравнить с предсказанным поведением рис. 12:

и неравномерность (пульсации) амплитуды в отраженном сигнале.

Из анализа рис. 11 и 12 следует, что полученное из ФМР экспериментальное значение

отличается от расчетного , где

и – постоянные магнитного поля, соответствующие частотам w. Неравномерность (пульсации) близка к 3 дБ против 2.5 дБ, рассчитанных на рис. 11 и 12.

Заключение

1. Проведен расчет узкополосных полосно-пропускающих фильтров на ПОМСВ, использующий гибридную модель, которая применяет распределенные структуры для расчета сопротивления излучения и реактанса излучения и затем определяет сосредоточенные элементы эквивалентной схемы.

2. Рассчитаны характеристики конструкций с ПР, учитывающие ширину линий ФМР пленки ЖИГ, размеры ПР, структуру, чтобы получить АЧХ резонаторных фильтров на ПОМСВ.

Кривые ФМР, экспериментально полученные на ПР, использовались, для расчета МСВ фильтра, в котором ПР индуктивно связан с входом и выходом фильтра.