Curs 5/6
Site http://rf-opto.etti.tuiasi.ro barem minim 7 prezente ista bonus-uri acumuate (in curand)
min. pr. +pr. Bonus T3.5p + X
Adaptarea inter-etae se poate proiecta in doua moduri: adaptarea fiecarui eta spre un Γ = intermediar
cos 4.33 46. 4.33 3.8 cos.7.7 S L 6.8 6. Im Im y S y L Im y S Im.94.94.379.379 S S sp L y. 379 L L sp 37.9 4. 59.3.7
Adaptare intrare Tranzistor Adaptare inter-eta Tranzistor Adaptare iesire 5Ω [G S ] [G ] [G I ] [G ] [G L ] 5Ω 5Ω [G S ] [G ] [G L ] [G S ] [G ] [G L ] Cacu castig adaptarea inter-etae poate aduce un supiment de castig a ambee etae de ampificare Proiectarea pentru etaee de intrare si iesire e recomandabi sa se faca pe schema mai simpa cu un singur tranzistor 5Ω
inie serie pe cercu cu centru in originea DS stub parae pe cercu g= stub parae inii serie
L 58. 4 S y Im y 35. 9 Imy. 653 Im sp L S sp. stub combinat
In scheme: >Toos>LineCac>Start Pentru inii Microstrip >Toos>LineCac>Send to Linecac
E necesara atentie a competarea parametrior pentru MTEE si MCFIL prin verificarea in schema a atimii iniior conectate a fiecare termina
Inocuirea (fictiva) a tranzistoareor si eementeor concentrate (LC) cu eemente pentru care ADS are informatii despre capsue
Continuare
In domeniu microundeor se utiizeaza doua strategii de impementare a fitreor structuri specifice microundeor (inii cupate, rezonatori dieectrici, structuri periodice) sinteza de fitre cu eemente concentrate urmate de impementare cu inii de transmisie prima strategie duce a obtinerea unor fitre mai eficiente dar e caracterizata de generaitate mai mica proiectare deseori dificia (ipsa reatiior anaitice)
Sinteza fitreor cu eemente concentrate, urmata de impementarea acestora cu eemente distribuite (inii) generaa reatii anaitice usor de impementat pe cacuator eficienta Metoda preferata este metoda pierderior de insertie
Γ(ω) este o functie para de ω Aegerea corespunzatoare a poinoameor M si N determina comportarea fitruui L S LR P P P N M M N M P LR
Se aeg poinoamee pentru impementarea unui FTJ (prototip) Acest fitru poate fi convertit a ate functii, scaat in frecventa pentru a obtine ate tipuri de functii
Maxim pat (Butterworth, binomia) ofera cea mai pata comportare in banda de trecere Echiripu (Cebasev) ofera atenuare mai mare in banda de taiere cu dezavantau existentei unor variatii (ripu) in banda de trecere Fitre eiptice, caracterizate de variatii (ripu) si in banda de taiere si in banda de trecere Fitru cu raspuns iniar in faza, ofera intarziere de grup de maxim pat, cu dezavantau unei atenuari in putere mai mica, necesar in anumite apicatii
Poinomu P LR pentru P LR N c c N c atenuarea creste cu N db/decada ofera atenuarea a imita benzii de trecere (3dB impica = )
Poinomu P LR T N pentru P LR c c 4 c N atenuarea creste cu N db/decada atenuarea este mai mare de ( N )/4 decat cea a fitruui binomia a frecventee c
n LAs og L Ar ' og s ' cu atenuarie in db
n cosh cosh L As L Ar ' ' s cu atenuarie in db
Fitree prototip sunt fitre care impementeaza : fitru FTJ frecventa de taiere ω = rad/s (f =.59 Hz) conectate a intrare a o rezistenta R = Numaru tota de eemente reactive (L/C) este ordinu fitruui Eementee se introduc in aternanta L serie / C parae Exista doua fitre prototip care ofera aceasi raspuns, o varianta care incepe cu C, o varianta care incepe cu L
Se definesc parametrii g i, i=,n+ g rezistenta generatoruui R' daca g conductanta generatoruui G' daca C' g L' g, N inductanta unei bobine serie capacitate a unui condensator parae g N rezistenta de sarcina R' N conductanta de sarcina G' daca N g daca N C' g N N L' N
Cacuu eementeor fitruui g g sin,, N N g N
Cacuu eementeor fitruui (iterativ) a g N g b a a g,, 4 par N pentru impar N pentru g N 4 coth 7,37 coth n Ar L N sinh N N a,, sin N N b,, sin
Dupa determinarea coeficientior fitruui prototip fitru FTJ frecventa de taiere ω = rad/s (f =.59 Hz) conectate a intrare a o rezistenta R = Se pot cacua vaorie necesare pentru componente pentru impementarea ator conditii
Pentru a determina fitru care ucreaza cu o ata rezistenta de intrare (R ) se mutipica toate impedantee din circuit cu aceasta impedanta (cu " ' " se noteaza eementee noi) R s R R L R R L L R L C C R
modificarea frecventei de taiere modificarea caracteristicii de atenuare (de exempu FTJ FTS)
Pentru FTJ cu ata frecventa de taiere se face schimbarea de variabia: Echivaent cu argirea caracteristicii de frecventa c c P LR P LR c L L X c C C B
Noie vaori cu scaarea in frecventa Daca se apica simutan si scaarea in impedanta c L L c C C c L R L c R C C
Se face schimbarea de variabia: Daca se apica simutan si scaarea in impedanta In schema inductantee serie se transforma in capacitati serie, iar capacitatie parae se transforma in inductante parae c c C L X c L C B c L R C c C R L
Se face schimbarea de variabia: unde intervin banda fractionara si frecventa centraa
O inductanta serie in fitru prototip se transforma intr-un circuit LC serie O capacitate parae in fitru prototip se transforma intr-un circuit LC parae C L L L L X L C C C C B L L L C C L C C
O inductanta serie in fitru prototip se transforma intr-un circuit LC parae O capacitate parae in fitru prototip se transforma intr-un circuit LC serie C L C C L L L C
Să se proiecteze un fitru trece-bandă de ordinu 3, avînd ripurie în bandă de.5 db. Frecvenţa centraa a fitruui sa fie de GHz. Banda să fie de %, şi impedanţa de 5 Ω.
Să se proiecteze un fitru trece-bandă de ordinu 3, avînd ripurie în bandă de.5 db. Frecvenţa centraa a fitruui sa fie de GHz. Banda să fie de %, şi impedanţa de 5 Ω.. 9 GHz 6.83 rad / s Tabe echiripu.5db sau reatii de cacu: g =.5963 = L, g =.967 = C, g3 =.5963 = L3, g4=. =RL
Tabe echiripu.5db sau reatii de cacu: g =.5963 = L/C3, g =.967 = C/L4, g3 =.5963 = L3/C5, g4=. =R L
ω = rad/s (f = ω / π =.59 Hz)
9 f GHz 6.83 rad / s. f g =.5963 = L, g =.967 = C, g3 =.5963 = L3, g4=. =R L R 5 L R L 7. nh R L. 76nH C L3 R L 3 7. nh C. L R 99 C C 34. 9 pf R C. L R 99 3 3 pf pf
Impedanta vazuta a intrarea unei inii terminate cu L in Tehnoogic e preferabi ca impedanta de capat sa fie: go ( L = ) in, g cot scurtcircuit ( L = ) in, sc tan Se obtine comportare: capacitiva inductiva L in, g in, sc L X X tan tan C L B C C L tan tan
Schimbare de variabia tan tan v p Cu aceasta schimbare de variabia definim reactanta unei inductante X L L Ltan susceptanta unei capacitati BC C C tan Fitru echivaent in Ω are frecventa de taiere a: tan 4 8
Aegand sectiunie de inie in go sau scurtcircuit sa fie λ/8 a frecventa de taiere dorita (ω c ) si impedantee caracteristice corespunzatoare (L/C) vom obtine foarte precis a frecvente in uru ui ω c o comportare simiara cu a fitruui prototip La frecvente departate de ω c comportarea fitruui nu va mai fi identica cu a prototipuui (in situatii specifice trebuie verificata o comportare potrivita cu tipu de fitru dorit) Scaarea in frecventa se simpifica: aegerea ungimii fizice pentru indepinirea ungimii eectrice λ/8 a frecventa dorita Toate sectiunie de inii vor avea ungimi eectrice egae (λ/8 ) si ungimi fizice comparabie, deci iniie se numesc inii comensurabie
a frecventa ω= ω c ungimie iniior sunt λ/4 4 tan apare un po supimentar de atenuare a ω c (FTJ) inductantee (de obicei in serie) capacitatie (de obicei in parae) in, sc in g tan, cot
periodicitatea functiei tangenta genereaza periodicitatea raspunsuui in frecventa a circuiteor cu inii raspunsu fitruui se repeta a fiecare 4 ω c tan tan c 4 c v 4 in in P LR c p 4 P 4c v p 4 LR P LR P P 3 P P 5 P 4 c LR LR c LR c c LR c LR c
permite obtinerea cu sectiuni de inii a inductanteor si capacitatior dupa scaarea prototipuui pentru functia corespunzatoare (FTJ/FTS/FTB /FOB)
Fitru trece os de ordinu 4, cu frecventa de taiere de 4 GHz, de tip maxim pat (care sa functioneze pe 5Ω a intrare si iesire) Tabe maxim pat sau reatii de cacu: g =.7654 = L g =.8478 = C g3 =.8478 = L3 g4 =.7654 = C4 g5 = (nu are nevoie de adaptare supimentara a iesire apare a fitree de ordin par echiripu)
c 4GHz.533 rad / s g =.7654 = L, g =.8478 = C, g3 =.8478 = L3, g4 =.7654 = C4, g5 = = RL L L R L c R L 3 3 c.53nh 3.676nH C C C R c C4 R 4 c.47.69 pf pf
Parametrii fitruui prototip: g =.7654 = L g =.8478 = C g3 =.8478 = L3 g4 =.7654 = C4 Impedantee raportate ae iniior z =.7654 = serie / scurt circuit z = /.8478 =.54 = parae / go z3 =.8478 = serie / scurt circuit z4 = /.7654 =.365 = parae / go Scaarea in impedanta presupune inmutirea cu = 5Ω Toate iniie au ungimea λ/8 (ungime eectrica 45 ) a 4GHz
Fitree reaizate cu transformarea Richards beneficiaza de pou supimentar de atenuare ω c au dezavantau periodicitatii in frecventa, de obicei se prevede un fitru trece os supimentar neperiodic daca e necesar inii comensurate Richards eemente concentrate
Aceasi fitru, echiripu 3dB Tabe echiripu 3dB sau reatii de cacu: g = 3.4389 = L g =.7483 = C g3 = 4.347 = L3 g4 =.59 = C4 g5 = 5.895 = R L Impedantee iniior = 3.4389 5Ω = 7.945Ω serie / scurt circuit = 5Ω /.7483 = 66.88Ω = parae / go 3 = 4.347 5Ω = 7.355Ω serie / scurt circuit 4 = 5Ω /.59 = 84.459Ω = parae / go RL = 5.895 5Ω = 95.475Ω = sarcina
echiripu 3dB (ord 4) maxim pat (ord 4)
Fitree echiripu au nevoie de adaptare a iesire spre 5Ω pentru a functiona precis. Exempu: R L = 95.48Ω R L = 5Ω
Fitree impementate cu transformarea Richards au anumite dezavantae in ceea ce priveste impementarea practica Identitatie/Transformarie Kuroda pot fi utiizate pentru a eimina o parte din aceste dezavantae Se utiizeaza sectiuni de inie supimentare pentru a obtine sisteme mai simpu de impementat in practica Liniie supimentare se numesc eemente unitare si au ungimi de λ/8 a frecventa de taiere dorita (ωc) fiind comensurate cu ceeate sectiuni de inie V 5Ω 38.3Ω 9.4Ω 7.Ω 65.3Ω 5Ω
Identitatie Kuroda pot fi utiizate pentru a reaiza urmatoaree operatii: Separarea fizica a diferiteor stub-uri Transformarea stuburior serie in stub-uri parae sau invers Obtinerea unor impedante caracteristice mai reaizabie pentru inii (~5Ω) V 5Ω 38.3Ω 9.4Ω 7.Ω 65.3Ω 5Ω
4 echivaente de circuit
4 echivaente de circuit
In toate echivaentee de scheme Kuroda: n: n inductantee si capacitatie reprezinta stub-uri scurtcircuitate sau in go (obtinute prin transformarea Richards, de ungime λ/8) bocurie reprezinta eemente unitare (inii de transmisie de impedanta caracteristica indicata si ungime λ/8)
Matrici ABCD, C5 Y D C B A Y D C B A cos sin sin cos +
D C B A tan cos sin, cot g in D C B A
D C B A Y D C B A cos sin sin cos +
n n n D C B A tan cos sin n n n n n D C B A, tan n n sc in
Prima schema A doua schema Rezutatee sunt identice daca aegem Simiar se pot demonstra si ceeate trei identitati D C B A n n D C B A n
Fitru trece os de ordinu 4, cu frecventa de taiere de 4 GHz, de tip maxim pat (care sa functioneze pe 5Ω a intrare si iesire) Tabe maxim pat sau reatii de cacu: g =.7654 = L g =.8478 = C g3 =.8478 = L3 g4 =.7654 = C4 g5 = (nu are nevoie de adaptare supimentara a iesire apare a fitree de ordin par echiripu)
V Se apica transformarea Richards.7654.8478.54.365 Probeme: stub-urie in serie sunt extrem de difici de impementat in tehnoogie microstrip cu tehnoogia microstrip e preferabi sa avem stub-uri in go (scurtcircuit necesita un via-hoe spre panu de masa) cee 4 staburi sunt conectate in aceasi punct, o impementare care sa eimine/micsoreze cupau intre aceste inii e imposibia nu e cazu aici, dar pot aparea situatii cand impedantee raportate sunt mut diferite de. Maoritatea tehnoogiior sunt concepute pentru inii cu impedante caracteristice in ur de 5Ω
Identitatie Kuroda se refera intotdeauna a o schema cu o sectiune de inie in serie: se adauga eementee unitare (z =, = λ/8) a fiecare capat a circuituui (adaugarea nu modifica proprietatie fitruui acesta fiind adaptat a z = a fiecare capat) se apica una din identitatie Kuroda a fiecare capat si se continua un indicator a opririi procedurii este aparitia unei sectiuni de inie intre toate stuburie obtinute cu transformarea Richards.7654.8478 V adaugat supimentar.54.365 adaugat supimentar
Se apica : Kuroda (L, cunoscut C,) in partea stanga Kuroda (C, cunoscut L,) in partea dreapta n K (b) =.7654 = n =.365.7654.8478 K (a) = =.365 n =.365.54.365
Se mai adauga un eement unitar in partea dreapta si se apica Kuroda de doua ori n K (b) =.8478 =.5667 n =.367.8478.4336.7654.5667.365.54 adaugat supimentar K (b) =.4336 = n =3.363
.7654.445.4336 V.365.54.745 3.363 Scaare a 5Ω 5Ω 88.7Ω.73Ω 7.68Ω V 5Ω 5.33Ω 7.6Ω 37.3Ω 65.3Ω
Laboratoru de microunde si optoeectronica http://rf-opto.etti.tuiasi.ro rdamian@etti.tuiasi.ro