Principio y método de diseño del filtro de parámetros distribuidos

Cuando la frecuencia de funcionamiento del circuito es relativamente alta (alrededor de 300 MHz o más), el valor de los parámetros parásitos del circuito (como la inductancia parásita generada por el pin del condensador) no se puede ignorar, y Incluso juega un papel dominante, y los componentes de parámetros agrupados ya no son importantes. Adecuado para construir circuitos de alta frecuencia, se deben utilizar componentes de parámetros distribuidos. Aunque los elementos de parámetros distribuidos y los elementos de parámetros agrupados tienen una estructura muy diferente, el principio del circuito es exactamente el mismo. Lo mismo ocurre con los filtros. En teoría, la idea de diseño de los filtros de parámetros distribuidos es diseñar primero un filtro de parámetros agrupados (filtro LC) que cumpla con las especificaciones y luego combinar los componentes de parámetros agrupados (inductores y condensadores). El filtro de parámetros agrupados) se puede reemplazar por componentes de parámetros distribuidos. Sin embargo, en realidad no es tan fácil, porque no hay componentes de parámetros distribuidos que puedan ser equivalentes a la capacitancia pura y la inductancia pura, por lo que el filtro de parámetros agrupados se obtiene por componente. El reemplazo de los filtros de parámetros distribuidos está sujeto a limitaciones significativas. Por lo tanto, el diseño de filtros de parámetros distribuidos requiere otros métodos. Este capítulo presenta principalmente el uso del método de matriz de acoplamiento para diseñar filtros. Este método se basa en el método clásico de diseño de filtros presentado en el capítulo anterior (es decir, el método de paso bajo). conversión de filtro prototipo). Desarrollado a partir de lo anterior, es muy conveniente diseñar filtros de parámetros distribuidos.

Componentes de parámetros distribuidos

Los circuitos de parámetros distribuidos se componen de componentes de parámetros distribuidos. La esencia de estos componentes son diferentes formas de líneas de transmisión. Según el conocimiento básico de la tecnología de microondas, la longitud. de la línea de transmisión se puede cambiar, estructura del terminal (como circuito abierto o cortocircuito), sección transversal para que los puertos de la línea de transmisión presenten diferentes impedancias de entrada si la impedancia de entrada de dicha línea de transmisión se construye en el. forma de reactancia, entonces sus puertos tendrán características de componentes reactivos (condensadores o inductores), y el filtro está compuesto de componentes reactivos, por lo que la línea de transmisión puede constituir el filtro. Esta sección presenta varios componentes de parámetros distribuidos de uso común. Los circuitos de parámetros distribuidos comunes son líneas de microcinta y guías de ondas rectangulares. La línea de microcinta especial con estructura SIW como principio de funcionamiento de la guía de ondas también es un tipo de circuito de parámetros distribuidos.

Línea de microcinta general

El diagrama tridimensional de la línea microstrip se muestra en la Figura 3-1. Es un tipo de línea de transmisión y consta de un conductor superior, un medio y un conductor inferior. La función del medio es aislar el superior. y los conductores inferiores generalmente están conectados a tierra. La corriente que fluye en el conductor superior está conectada a tierra (es decir, el conductor inferior) y el campo electromagnético generado por la corriente en las proximidades. en el aire y en el medio) son las señales propagadas por la línea microstrip. El ancho W del conductor en la línea microstrip, el espesor h del medio y la constante dieléctrica relativa del medio determinan la impedancia característica de la línea microstrip

Inductancia microstrip

Relativamente Una línea de microcinta estrecha (es decir, una línea de microcinta con un ancho de conductor superior W más pequeño) tiene una impedancia característica mayor. Dicha línea de microcinta se denomina línea de alta resistencia. De manera similar, una línea de microcinta relativamente ancha se denomina línea de baja resistencia. . Una línea de alta resistencia puede ser equivalente a un inductor porque su ancho de línea es relativamente estrecho y es fácil generar más campos electromagnéticos en el espacio y almacenar energía como un inductor.

Condensador microstrip

De manera similar a como una línea de alta resistencia puede ser equivalente a un inductor, una línea de baja resistencia también puede ser equivalente a un capacitor, y una línea de baja resistencia Puede ser equivalente a un condensador conectado a tierra, porque su ancho de línea es relativamente ancho y puede formar un condensador de placas paralelas con el conductor inferior.

Componente de cavidad rectangular

Cavidad resonante rectangular

Componente estructural SIW

Estructura general SIW

Resonador SIW

Utilice orificios pasantes de metal más denso para rodear la línea de microstrip, formando un espacio dieléctrico paralelepípedo aproximadamente rectangular entre la pared del orificio pasante y los conductores superior e inferior de la microstrip. Este espacio se puede utilizar como un resonador rectangular. , Figura 3-3