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S. Grigo:"Ein neues Mikrowellen-Hochpaßfilter mit Mikrostreifenleitungseingang und Schlitzleitungsausgang" | ||||||||
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Im vorliegenden Artikel wird ein Hochpaßfilter mit einem Sperrbereich unterhalb von 3GHz und einem angepaßten Durchlaßbereich von 4.2-6.0 GHz beschrieben. Die Besonderheit an diesem Filter besteht darin, daß der Eingang als Mikrostreifenleitung und der Ausgang als Schlitzleitung ausgebildet sind und daß der Übergang Microstrip-Slotline selbst Filterbestandteil ist. Die Anregung, ein derartiges Filter zu schaffen, basierte auf der Aufgabe, einen Empfänger für 4.2-5.0 GHz mit einer ZF von 900-1700 MHz zu entwickeln, wobei die Oszillatorfrequenz unterhalb des Empfangsbandes liegen sollte. Abb.2 zeigt diese Frequenzsituation. Für Empfänger mit der genannten ZF sind Gegentaktmischer beliebt, bei denen das Diodenpaar an der Übergangsstelle von einer Schlitzleitung zu einer Koplanarleitung angeordnet ist. Bei derartigen Mischern für das X-Band erfolgt in der Regel die Unterdrückung der Spiegelfrequenzen und der Oszillatorfrequenz durch ein Sperrfilter, das aus Microstrip-Resonatoren quer zur Schlitzleitung (auf der anderen Seite des Substrates) gebildet wird. Im vorliegenden Falle wäre ein solches Sperrfilter wegen der erforderlichen großen relativen Bandbreite nicht realisierbar. Die Idee, einen Hochpaß einzusetzen, ergibt sich zwangsläufig aus der geschilderten Situation.  Betrachtet man das Ersatzschaltbild eines Microstrip-Slotline-Überganges [1], so findet man dort bereits zwei Elemente eines Cauer-Hochpasses vom Grade n=4 (Abb.1). Die restlichen Elemente lassen sich in Microstriptechnik gut realisieren: der Serienschwingkreis als gestufte offene Stichleitung und die Längskapazität als kurzer Fingerkoppler (Abb.3). Die Entwicklung des Filters erfolgte in den Schritten: - Auswahl eines geeigneten Cauer-TP-Prototyps, - Umrechnen des TP-Prototyps in einen Cauer-HP mit konzentrierten Elementen, - Optimierung dieses Hochpasses, - Umsetzen der Schaltung mit konzentrierten Elementen in eine mit Leitungselementen, - Optimierung des Leitungs-Hochpasses, - Realisierung auf einem 25 mil - Al2O3 - Substrat. Der rechnergestützte Entwurf erfolgte mit dem System К А ОS [2]. Die praktisch erreichten Ergebnisse weichen etwas von den theoretischen ab, kommen aber den Forderungen der Praxis entgegen. Eine geringfügige Korrektur war beim ersten Muster nur an der Länge des kurzgeschlossenen Endes der Schlitzleitung erforderlich. Bei den weiteren Mustern war dann ein Abgleich nicht mehr notwendig. Abb.2 zeigt die gemessenen Werte im Vergleich zu den theoretischen Kurven. Die große Welligkeit von S11 im Durchlaßband ist durch eine lange Schlitzleitung (ca. 20mm) beim Meßobjekt und dem Übergang auf Microstrip zum zweiten Meßanschluß erklärbar.  Es wurden erreicht:
Das Layout wurde in der Sprache МILL [3 ... 5] formuliert. Die Anordnung ist in Abb.3 zu sehen. Die Layout-Daten sind als Macro formuliert, so ist das Filter in einer übergeordneten Schaltung beliebig positionierbar. Die МILL-Daten des Macros sind ebenfalls in Abb.3 angegeben. (W im Macro-Interface, Element 6, "MI", ist die Breite der Slotline.)  Postskriptum: Eine Ergänzung können Sie am Ende der russischsprachigen Version dieses Artikels finden. Literatur:
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