Design gekoppelter Netzfilter in Qucs

Ich beschäftige mich mit dem Entwurf von gekoppelten Netzfiltern und wollte den in Beispiel 8.7, S. 435 in David Pozars hervorragendem „Microwave Engineering“ nur als erster Einblick in die Disziplin. Das Ergebnis für die Einfügungsdämpfung ist jedoch ganz anders als im Beispiel angegeben. Ich vermisse etwas sehr grundlegendes, wahrscheinlich.

Das Filter selbst ist N=3 (vier gekoppelte Leitungen) mit einer 0,5 dB gleichen Welligkeitsantwort und einer Mittenfrequenz von 2 GHz. Z 0 = 50 Ω und die Bandbreite beträgt 10 %.

Die angegebenen Impedanzen im ungeraden und geraden Modus sind:

+---+------------+------------+
| n | Z_0e (ohm) | Z_0o (ohm) |
+---+------------+------------+
| 1 | 70.61      | 39.24      |
| 2 | 56.64      | 44.77      |
| 3 | 56.64      | 44.77      |
| 4 | 70.61      | 39.24      |
+---+------------+------------+

Mit Qucs 0.0.18 und seinem Linienberechnungstool erstelle ich das folgende Schema, vorausgesetzt, ich habe ein 254 um dickes Keramiksubstrat und die Koppler λ / 4 lang bei 2 GHz:

Qucs 0.0.18 schematisch

Ich bekomme jetzt folgende Ergebnisse:

S11, S21 in dB

Nahaufnahme von S11, S21

das ist deutlich schlimmer als ich erwartet hatte. Es gibt keine Welligkeit im Durchlassbereich, wie in den Ergebnissen von Pozar zu sehen ist, und ich erreiche immer nur eine Einfügungsdämpfung von -3 bis -4 dB.

Wenn ich einige Übertragungsleitungen zur Impedanzanpassung hinzufüge, kann ich in S21 auf Kosten der Bandbreite 1 dB gewinnen.

Offensichtlich ist es möglich, einen viel besser funktionierenden Filter zu entwerfen, wie diesen im qucs-Beispielordner für 10 GHz: http://sourceforge.net/p/qucs/git/ci/master/tree/examples/bpf_10Ghz.sch

Könnten dies die Mikrostreifenmodelle in qucs sein, die den Ergebnissen zu viel Realität hinzufügen? ;-) Alle Kommentare sind sehr willkommen.

Haben Sie versucht, Tand und Rho auf nahe Null zu bringen?
Übrigens sehen Ihre h- und t-Parameter typisch für Szenarien mit gedruckten Schaltungen aus, aber Ihr er ist schrecklich hoch. Welches Substrat versuchst du zu modellieren?
@ThePhoton, sieht so aus, als wäre das Substrat Aluminiumoxid ( ϵ R =9,8).
@ThePhoton Verlusttangente und Leitfähigkeit: Ja, ich hatte den gleichen Gedanken, aber die Verbesserung war marginal.
@ThePhoton Substratmaterial und Dicke: Ja, diese Kombination ist nicht die realistischste. Ich habe die Simulation mit den integrierten RO4350-Substratparametern von qucs neu erstellt und die Abmessungen neu berechnet. Am Ergebnis habe ich nicht viel geändert.
Können Sie diese letzte Änderung als Antwort angeben und selbst akzeptieren? Andernfalls wird Ihre Frage immer wieder vom System gestoßen.

Antworten (1)

Also habe ich einen der Vorschläge von ThePhoton noch einmal überprüft, und natürlich hat er recht. Es ging um die Leitfähigkeit. Schauen Sie, was passiert, wenn ich den spezifischen Widerstand um 4 Größenordnungen reduziere:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Verlustfrei zu gehen ist also der Weg, dies mit den Ergebnissen von Pozar in Einklang zu bringen. Fall geschlossen und danke für die Hilfe! Bereit für den nächsten Schritt.

Gut, dass Sie es verstanden haben. Wenn Sie eine reale (Teil-)Lösung wünschen, bedeutet dies wahrscheinlich, dass Sie ein dickeres Substrat (größer h) verwenden, damit alle Ihre Ws größer werden.
Danke, das Vergrößern des W, um den Leiterverlust zu reduzieren, ist wahrscheinlich der richtige Weg.
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