JavaScript is not enabled!

Трехмерная визуализация характеристик полосового фильтра

В документах Agilent AN 1287-8 (Simplified Filter Tuning Using Time Domain) и AN 1287-10 (Network Analysis Solutions Advanced Filter Tuning Using Time Domain Transforms) описан интересный способ настройки и проверки параметров полосовых фильтров, используя преобразование параметра S11 этих фильтров во временную область.

При помощи векторного анализатора проводится скан на нескольких сотнях частот: центральная частота должна быть равна предполагаемой частоте настройки фильтра, а диапазон сканирования – в 2..5 раз должен превышать (так рекомендует Agilent) предполагаемую ширину полосы пропускания фильтра. Затем рассчитанные параметры S11 трансформируются во временную область (при помощи обратного преобразования Фурье), и модуль S11 выводится в виде графика (в линейном или логарифмическом масштабе). В результате на графике видны провалы, соответствующие каждой из секций фильтра. Расстояние между провалами зависит от полосы пропускания секций фильтра, а их глубина, в том числе, и от того, насколько частота настройки данной секции совпадает с центральной частотой сканирования.

Программа myVNA автора G8KBB позволяет выводить на экран такие графики. Кроме работы с анализаторами N2PK и его модификациями программа позволяет загружать данные из файла s1p в формате Touchstone. Иными словами, программа может обрабатывать результаты измерений, выполненные другими векторными анализаторами.

Для примера был взят двухсекционный фильтр на объемных резонатора (от какого-то приемника) на частоту 165 МГц. Измерения проводились анализатором RigExpert в полосе частот от 150 до 180 МГц (500 точек).

На экране программы AntScope график выглядел так:

После этого данные были записаны в файл 3-180-500.s1p, а затем загружены в программу myVNA. На экран этой программы были одновременно выведены графики t(S11) и RL (Return Loss). Как это сделать – описано в разделе TDR mode в инструкции к этой программе.

Здесь красный график (по горизонтали – время, по вертикали – модуль S11) имеет два провала: в районе 16 нс (резонирует первая секция фильтра) и в районе 132 нс (вторая секция).

Теперь (внимание) – самое интересное. Как описано в инструкции к программе myVNA, при помощи мыши сдвигаем зеленый график влево или вправо и смотрим, как при этом меняется красный график. Первый провал достигает минимума, когда средняя частота сдвинута  к значению 165.75 МГц:

Второй провал становится наиболее заметен, когда центальная частота равна 158.36 МГц:

Как раз на эти частоты и настроены две секции исследуемого фильтра. А теперь проделаем рутинную работу, выбирая центральную частоту в пределах от 155 до 175 МГц с шагом в 1 МГц и записывая результат в файл (опция Save TDR data to file). Содержимое этих файлов вставляем в таблицу MS Excel.
Затем строим красивейший трехмерный график. Здесь ось X – время в микросекундах, ось Y – частота в мегагерцах, а ось Z – модуль S11 (выведен в логарифмическом масштабе и перевернут для наглядности).

Поскольку ось Z перевернута, провалы стали пиками (расположение которых на оси Y соответствует частотам настройки секций фильтра). Вид сверху:

Такой способ визуальзации характеристик фильтра полезен в первую очередь тем, что без труда позволяет идентифицировать секции фильтра и найти ту, которая нуждается в подстройке. Конечно же, вместо вставки результатов измерений в файл MS Excel должна быть разработана программа, которая выполняет всю числовую обработку автоматически и оперативно выводит графики на экран.

Этот метот наверняка может быть использован для проверки и настройки дуплексных фильтров:

Анализатор может быть включен в точку подключения антенны, а вместо передатчика и приемника подключены нагрузочные резисторы. В этом случае расположение пиков на графике может быть примерно следующим:

И в этом случае, неисправленные или неверно настроенные секции будет легко идентифицировать.

Денис Нечитайлов, UU9JDR
17.12.2011

Календарь

March 2019
M T W T F S S
« Feb    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031