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Lehrpaket "Mikrowellenfilter"
(Ausgewählte Beiträge zum Thema)


Inhalt des Paketes

• Mikrowellen-Filterentwurf auf Basis der Methode der idealen Inverter
- Arbeit im Tiefpaß-Prototyp-Bereich
- Prototypen mit idealen Invertern
- Leitungselemente im Tiefpaß-Prototyp-Bereich
- Rechnungen mit dem Bandpaß-Prototyp
- Bandpaßmodelle von Hohlleiterfiltern
- Bandpaßmodelle von Hohlraumresonator- und Topfkreis-Filtern
- Kompensation von Verlusten
- Rechnungen am realen Bandpaß-Modell
- Hinweise zur interaktiven Optimierung von Mirowellenfiltern

• Zusammenstellung idealer Inverter und anderer Grundelemente für Mikrowellen-
Filterschaltungen
- J-Inverter
- K-Inverter
- gemischte Elemente
- Ideale Inverter, erhalten durch Parallelschalten passiver Vierpolketten

• Rechnungen mit "К А ОS" zum Thema "endgekoppeltes λ/2-Leitungsfilter"
- Rechnungen im TP-Prototyp-Bereich
- Rechnungen im BP-Bereich

• "5-Kr.-Tschebyscheff-Filter" (MathCAD-Programm)
HTML-Dokument eines der MathCAD-Programme aus dem Paket

• Verluste in Mikrowellenfiltern, Verlustkompensation, optimale Bandbreite
- Die Wirkung von Verlusten
- Kompensation von Verlusten
- Toleranzempfindlichkeit
- Optimale Kreiszahl

• Berechnung von Hohlleiterfiltern
- Berechnung eines breitbandigen Filters
- Berechnung eines Kanalfilters

• Berechnung eines Comb-Line-Filters
- Filter mit offenen λ/2-Resonatoren
- Filter mit kurzgeschlossenen λ/4-Resonatoren

• Berechnung eines NF-Sperrfilters
Diese Beispiel soll zeigen, wie die Methode der idealen Inverter auch bei NF-Filtern mit konzentrierten Elementen genutzt werden kann

• Rechnungen zu einem 2-Kreis-Meßfilter-Modell
-Erklärung der klassischen Methoden zur Bestimmung der äußeren und der inneren Kopplungen bei einem Zweikreis-Meßfilter
-Angebot und Erläuterung eines MathCAD-Programms zur Meßwertauswertung
-Ermittlung der Koppelparameter mit Hilfe eines Simulationsprogramms über die Opti­mierung eines geeigneten Filtermodells, bei günstiger Auswahl der Meßpunkte als Ziele

• Beispiel für die Berechnung eines Microstrip-Filters mit "modifizierten Resona-
toren"
Bei allen Beispielen für Filterentwürfe im Lehrpaket wurden zuerst die Resonatoren aus­gewählt und davon ausgehend die Kopplungen bestimmt, abhängig von Bandbreite, Fil­tertyp und Kreiszahl. Bei Microstrip-Filtern mit größeren Bandbreiten sind aber gerade bei den Kopplungen Einschränkungen hinsichtlich der Realisierbarkeit zu erwarten. Im vorliegenden Beitrag wird der umgekehrte Weg beschritten. Zuerst werden, wie gewöhn­lich, Kreiszahl und Grundtopologie des Filters festgelegt, dann wird nach den realisier­baren Kopplungen gefragt. Und erst im dritten Schritt werden Resonatoren gesucht, die die erforderliche Abstimmsteilheit haben.

• Die Methode der berechneten Ziele für den Abgleich - der erste Schritt zur rech-
nergestützten Entwicklung von Mikrowellenfiltern
Mikrowellen-Kanalfilter, an die hohe Anforderungen hinsichtlich der Güte gestellt wer­den, haben in der Regel eine aufwendige Konstruktion. Oft hat das zur Folge, daß die Konstruktionsmaße der Koppelelemente gar nicht oder nur ungenau berechnet werden können. Das führt zu einem großen experimentellen Aufwand bei der Entwicklung eines solchen Filters. Bei pseudoelliptischen Filtern kommt hinzu, daß die Zahl der unbekann­ten Kopplungen größer wird und sich der Abgleich wesentlich erschwert.
In dem Beitrag wird gezeigt, daß man durch Analyse eines einfachen Filtermodells, das das wirkliche Filter keineswegs real nachbildet, Transparenz und Systematik in die Ent­wicklungsaufgabe bringen und sich damit die Arbeit wesentlich erleichtern kann.
Die Konstruktion eines pseudoelliptischen 6-Kreis-Kanalfilters wird als Beispiel erläu­tert.
• ... mehr über seitengekoppelte Filter
(Probleme und Erfahrungen bei der Entwicklung seitengekoppelter Filter)
In dem Beitrag wird, wie in allen Dokumenten des Lehrpaketes, die Philosophie vertre­ten, daß man nicht danach streben sollte, möglichst genaue Formeln zum Filterentwurf zu haben, sondern danach, mit möglichst einfachen Berechnungen ausreichende Start­lösungen für eine Schaltungsoptimierung zu erhalten und den Rest mit einem CAD-Sys­tem zu machen, auf das ein moderner Ingenieur sowieso nicht verzichten kann.
Es wird ein einfaches Rezept zur Berechnung λ/4- oder/und λ/8-seitengekoppelter Fil­ter gegeben. Es sind aber nur Näherungslösungen, die um so genauer sind, kleiner die Bandbreite des Filters ist. Die Genauigkeit kann man erhöhen, wenn man korrigierte J'-Parameter verwendet, die in einer Tabelle zur Verfügung stehen. Die so erhaltenen Re­sultate reichen als Startlösung für eine Schaltungsoptimierung aus. Die Entwurfs­formeln erfordern eine "Symmetrie" von Ze und Zo hinsichtlich ZL = RB = RL. Auf die Problema­tik der Verschiebung der Ze-Zo-Paare zu größeren oder kleineren Werten wird einge­gangen, ebenso auf das damit verbunden Problem der Realisierbarkeit seiten­gekoppelter Microstrip-Filter.
Die Weitabselektion seitengekoppelter Microstrip-Filter, die vor allem wegen der Un­terschiede zwischen ke und ko zu Problemen führt, wird ausgiebig untersucht. Es wird ge­zeigt, daß u.U. mit gemischten Kopplungen akzeptable Kompromisse erreicht werden können.
An zwei Beispielen wird der praktische Ablauf des Entwurfs seitengekoppelter Micro­strip-Filter im Detail erläutert.
Inhalt:
-Berechnung seitengekoppelter Filter
-Vollständige Berechnung eines Beispielfilters mit "К А ОS"
-Weitere Aspekte zum Thema "Berechnung seitengekoppelter Filter"
-Weitabselektion seitengekoppelter Filter
-Probleme der Realisierbarkeit seitengekoppelter Microstrip-Filter
-Erfahrungen und Ergebnisse bei der Entwicklung eines seitengekoppelten Micro­strip-Filters
-Bemerkungen zur Optimierung von Filterschaltungen

• Analyse eines Duplexers für das 2m-Amateur-Frequenzband

• Tutorial "Praktische Anleitung zum Filter-Entwurf für tiefe Frequenzen"

• Tutorial "Leitungsvierpol"


• Eine Sammlung nützlicher Formeln zum Mikrowellen-Schaltungsentwurf,
einige MathCAD-Programme zur Filterberechnung,
eine große Anzahl von К А ОS-Beispielen zum Thema "Mikrowellenfilter",
eine Übersicht zu den "Circuit Elements" des Systems "К А ОS"

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