Современная электроника №9/2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 55 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2021 его коэффициента передачи. По этой причине длину линий L подключения BPF к плечам 3 и 4 желательно выби- рать минимально возможной, а цен- тральную рабочую частоту НО – близ- кой к требуемой центральной частоте режекции. Механизм подавления сигнала в полосе задержания отражательно- го режекторного фильтра отличает- ся от того, что имеет место в полосе задержания обычного, как правило, многорезонаторного BPF. В полос- но-пропускающем фильтре, пред- ставляющем собой цепочку связан- ных резонаторов, сигнал в полосе задержания по мере прохождения через фильтр претерпевает отра- жение последовательно от каждо- го элемента цепочки, что, в частно- сти, позволяет наращивать величину его затухания простым увеличени- ем количества элементов (резонато- ров). В отражательном режекторном фильтре величина затухания сигна- ла в полосе задержания определяет- ся результатом векторного сложе- ния (вычитания модулей амплитуд) волн W23 и W24, а они формируются в результате прохождения волн W31 и W41 через BPF, как это показано на рис. 4 и рис. 5. При этом в реаль- ном BPF, помимо затухания сигнала, имеют место и его отражения от вхо- да/выхода полосно-пропускающего фильтра, которые не обязательно будут одинаковыми. Неблагоприят- ными факторами являются также уже Рис. 9. Электромагнитная 2D-модель топологии печатной платы и элементов режекторного фильтра (дроссели L и блокировочные конденсаторы C образуют ФНЧ для пропускания постоянного тока) Рис. 8. Общий план схемы фильтра из модуля Circuit Schematic. Детальная схема доступна по ссылке из QR-кода упомянутый амплитудный и фазо- вый разбаланс плеч моста, а также возможный разброс электрических длин соединительных линий L. Сово- купное действие всех этих факторов, пересчитанное к точке суммирова- ния (выход 2), не позволяет достичь надёжной режекции сигнала одним звеном более 10…15 дБ, но позволяет сохранить крутизну AЧХ при перехо- де от полосы пропускания к полосе задержания такой же, как и у полос- но-пропускающего фильтра. С увели- чением количества звеньев крутизна АЧХ увеличивается, равно как и глу- бина подавления (режекции) сигна- ла в полосе задержания. С учётом вышесказанного весьма перспективным для применения в отражательном режекторном филь- тре выглядит использование поло- совых устройств на ПАВ (поверх- ностно-акустических волнах), от- личающихся низкими потерями и крутыми скатами АЧХ (амплитудно- частотной характеристики). В насто- ящее время разработчикам доступ- на широкая номенклатура серийно выпускаемых ПАВ-фильтров диа- пазона частот 300…3000 МГц таких производителей, как Qalcomm, Tai- Saw, Vectron, Qorvo и проч. Широкой известностью на рынке пользуются также и малогабаритные гибрид- ные 3 дБ НО компаний Minicircuits и Anaren. Внешний вид ПАВ-фильтров и направленных ответвителей пока- зан на рис. 6а и рис. 6б. Моделирование отражательного режекторного фильтра в программном продукте Microwave Office среды NI AWR Design Отражательный режекторный фильтр предполагалось использо- вать для подавления помехи приёму слабых сигналов GNSS от мощного передатчика близко расположенной базовой станции сотовой связи стан- дарта 4G LTE (Band 32, 1452…1496 МГц, Downlink). Малошумящий усилитель (МШУ) установленной на крыше зда- ния стационарной активной приём- ной GNSS-антенны обеспечивал при- емлемое усиление сигналов в широком динамическом диапазоне и не испы- тывал, несмотря на его недостаточную избирательность, никакого негатив- ного воздействия от помехи. Поэто- му было принято решение отфиль- тровывать её в кабельной магистрали, распределяющей сигнал GNSS с выхо- да МШУ между пользователями. Тем самым удалось устранить негативное влияние потерь режекторного фильтра в полосе пропускания на коэффици- ент шума приёмной системы. Основ- ные требования к фильтру указаны в таблице. С учётом приведённых выше сообра- жений было принято решение исполь- зовать в двухзвенном отражательном режекторномфильтре полосовые ПАВ- фильтры B39152B1664U410 (компания Qualcomm), а в качестве 3 дБ НО приме- нить QCN-19D (компания Minicircuits). АЧХ полосового фильтра приведена на рис. 7. Квадратурный делитель мощно- сти QCN-19D имеет рабочий диапазон частот 1100…1925 МГц. Более подроб- но с этими и другими характеристика- ми указанных продуктов можно озна- комиться в [3, 4]. На рис. 8 показана схема фильтра, построенная и оптимизированная в модуле Circuit Schematic [5]. В моде- ли использовались S-параметры C L C L MSUB Er=3.57 H=30mil T=2mil Rho=0.7 Tand=0.009 ErNom=3.5 Name=SUB1 MOPEN ID=TL41 W=40mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL43 W=45mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL45 W=45mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL47 W=50mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL49 W=45mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL50 W=45mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL51 W=50mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL53 W=40mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL5 W1=70mil W2=70mil W3=100mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL32 W1=70mil W2=70mil W3=100mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL39 W1=50mil W2=50mil W3=25mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL40 W1=40mil W2=40mil W3=50mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL42 W1=45mil W2=45mil W3=100mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL44 W1=45mil W2=45mil W3=12mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL46 W1=50mil W2=50mil W3=12mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL48 W1=40mil W2=40mil W3=40mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL52 W1=50mil W2=50mil W3=25mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL54 W1=45mil W2=45mil W3=100mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL55 W1=45mil W2=45mil W3=12mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL56 W1=50mil W2=50mil W3=12mil MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X1 W=70mil L=12mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X2 W=20mil L=d2mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X3 W=70mil L=245mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X23 W=70mil L=250.685mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X24 W=12mil L=12mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X25 W=12mil L=12mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X26 W=12mil L=1208.80732136935mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X27 W=20mil L=27.7mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X28 W=12mil L=24.18mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X29 W=50mil L=35mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X30 W=70mil L=12mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X31 W=20mil L=d3mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MVIA1P ID=V9 D=20mil H=h1mil T=1mil W=36mil RHO=1 MSUB=SUB1 MVIA1P ID=V10 D=20mil H=h1mil T=1mil W=36mil RHO=1 MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL1 W1=25mil W2=25mil W3=20mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL2 W=25mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL3 W=25mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL6 W=25mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL7 W1=25mil W2=25mil W3=20mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL8 W=25mil MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X4 W=20mil L=d1mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL4 W1=25mil W2=25mil W3=20mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL9 W1=25mil W2=25mil W3=20mil MSUB=SUB1 MCURVE ID=TL16 W=w3mil ANG=180Deg R=r1mil MSUB=SUB1 MCURVE ID=TL17 W=w3mil ANG=180Deg R=r1mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL18 W=25mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL19 W=25mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL20 W1=25mil W2=25mil W3=w3mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL21 W1=25mil W2=25mil W3=w3mil MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X7 W=30mil L=45mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X9 W=w3mil L=50mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X10 W=w3mil L=22.5mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X8 W=30mil L=45mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X11 W=w3mil L=22.5mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X12 W=w3mil L=50mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MCURVE ID=TL10 W=w3mil ANG=180Deg R=r1mil MSUB=SUB1 MCURVE ID=TL11 W=w3mil ANG=180Deg R=r1mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL12 W=25mil MSUB=SUB1 MOPEN ID=TL13 W=25mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL14 W1=25mil W2=25mil W3=w3mil MSUB=SUB1 1 2 3 MTEE ID=TL15 W1=25mil W2=25mil W3=w3mil MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X5 W=30mil L=45mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X6 W=30mil L=45mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X13 W=w3mil L=50mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X14 W=w3mil L=22.5mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X15 W=w3mil L=22.5mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 MTRACE2 ID=X16 W=w3mil L=50mil BType=2 M=1 MSUB=SUB1 SUBCKT ID=S2 NET="GRM1555C1E101JA01" SUBCKT ID=S4 NET="GRM1555C1E101JA01" SUBCKT ID=S14 NET="GRM2195C2A123JA01" SUBCKT ID=S15 NET="GRM2195C2A123JA01" SUBCKT ID=S23 NET="LQW2UAS68NG00" SUBCKT ID=S24 NET="LQW2UAS68NG00" SUBCKT ID=S25 NET="GRM1555C1E101JA01" SUBCKT ID=S26 NET="GRM1555C1E101JA01" SUBCKT ID=S27 NET="GRM1555C1E101JA01" 1 2 3 4 SUBCKT ID=S3 NET="QCN_19D_" 1 2 3 4 SUBCKT ID=S6 NET="QCN_19D_" 1 2 SUBCKT ID=S7 NET="B1664_WB" 1 2 SUBCKT ID=S5 NET="B1664_WB" PORT P=1 Z=50Ohm PORT P=2 Z=50Ohm y_0603=32 x_0603=32 h1=30 d=267+285.74+267 d1=500 d2=(d-d1)/2 d3=d2 r1=70 w3=90