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zoom RSS マイクロストリップライン バンドパスフィルタの実験 その1

<<   作成日時 : 2015/02/03 13:19   >>

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忙しさがピークになったので、少し息抜き、予定は2時間、そこで、バンドパスフィルターの実験をしてみました。以前にも掲載したのですが、全体的な特徴を再確認したくなりました。これから、少しずつ発展させて、目標のBPFの設計に持込みたいと思います。最初に実物から、手近の材料で即席です。汚い外観ですが、一応、計算とSPICEでのシミュレーションはしてみました。
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この特性は:
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フィルターの外形は、40×60mmの基板に、0.1mm厚の銅版を、幅5mm、長さ48mm、基板表面から、2mmの高さになるようにタブ5mm部分で半田付け、このエレメントの間隔は15mmです。エレメントの先端にMax6pFのトリマコンデンサを付けてあります。400MHzから500MHzを狙っています。理由は、3倍の周波数にイメージが出るかどうかを確認する為です。

結合をコンデンサにすると、イメージが出るのですが、学会等の発表を見ると、誘導結合では、イメージが出難いとの記述があったからです。でも、コンデンサ結合の影響もあるので、半信半疑ですが・・・
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確かに、目だったイメージは見えません。シールドボックスに入れていないので、入出力の結合で、減衰量が40dB程度しかありません。

設計の基本は、最初に同調エレメントの特性インピーダンスを検討しました。前回のガラスエポキシ基板では、約35Ωにしました。今回は、間が空気なので、75Ω前後にしてあります。インターデジタル型フィルター等のマイクロストリップフィルターのエレメントの特性インピーダンスは、比誘電率の平方根で、75Ωを割った値近辺で、無負荷Qが最大になるようです。ポリエチレン同軸ケーブルの損失が最小になるのが、50Ωなのと同じ理屈でしょうかね。
2mmの高さで幅5mmの銅板の特性インピーダンスが、約75Ωになりました。

コネクタの取り付け部分のタップ位置は、GNDからの距離が離れるほど、負荷Qが低下して、エレメントの結合が、相対的に弱くなり、パスバンド幅が広くなるようです。
今回は、GND端から5mm(立上りを含めると7mm)の位置にしてあります。エレメントの結合は、誘導性結合を意識しています。

フィルターの特性は:
センター周波数:465MHz
−3dB帯域幅:13.6Mhz
挿入損失:5.9dB

インターデジタル型にして、最適化すれば、挿入損失も、2dB位が狙えそうです。(計算値)
シミュレータのソネットライト(無料版)を使ってみようかと思っています。

どうでしょう、以外に簡単に計算通りのフィルターができます。ただし、測定器は必要ですが・・・
シミュレータで計算通りの特性が得られれば、もっと楽になるのですが、もう少し勉強してみます。

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