eng
Формирование и обработка радиосигналов невозможны без частотного преобразования их спектров. Одно из ведущих мест на мировом рынке частотных фильтров занимает компания
K&L Microwave (или K&L). Компоненты и модули, произведенные K&L, используются во многих изделиях гражданского и военного назначения. Ассортимент и качество продукции компании постоянно совершенствуются в условиях жесткой конкуренции. Рассмотрим современный технический уровень и тенденции развития рынка аналоговых частотных фильтров на примере K&L.
K&L Microwave (или K&L). Компоненты и модули, произведенные K&L, используются во многих изделиях гражданского и военного назначения. Ассортимент и качество продукции компании постоянно совершенствуются в условиях жесткой конкуренции. Рассмотрим современный технический уровень и тенденции развития рынка аналоговых частотных фильтров на примере K&L.
Общие сведения о фирме K&L
Компания K&L Microwave с 1970 года занимается разработкой и производством аналоговых частотных фильтров и многофункциональных частотно-зависимых узлов: дуплексоров, частотных мультиплексоров, сумматоров частотных полос, банков фильтров, перестраиваемых фильтров, управляемых линий задержки и др. [1]. В настоящее время она считается одним из мировых лидеров на рынке фильтров для частот от 300 кГц до 94 ГГц, а также функциональных узлов на их основе для систем навигации, радиолокации, базовых станций мобильной связи, измерительных систем гражданского, военного и космического назначения [2].
Фирма K&L входит в состав международного холдинга Dover Corporation с годовым оборотом свыше 6,5 млрд. долл., координирующего деятельность более 400 компаний различного профиля, среди которых – Dow-Key Microwave, Vectron International, Dielectric Laboratories, Novacap, Syfer Technology Limited, Voltronics Corporation и другие [3]. Совместно с корпорациями Pole/Zero (производитель ВЧ-фильров с цифровой перестройкой) и Dow-Key Microwave (поставщик электромеханических, коаксиальных и волноводных переключателей, матричных переключателей, интегрированных модульных сборок и пассивных компонентов) K&L входит в состав группы Microwave Products. Основной офис компании расположен в Солсбери (штат Мэриленд, США), исследовательские и производственные центры находятся в Доминиканской республике, Великобритании и Китае.
Компания проводит агрессивную инновационную политику в области исследований, разработки и производства пассивных и активных изделий на основе частотных фильтров. Она располагает развитой исследовательской и производственной инфраструктурой, современным испытательным оборудованием и автоматизированными средствами создания изделий радиочастотного и микроволнового диапазонов, отвечающих повышенным требованиям к мощности и к способности работать в условиях широкого спектра дестабилизирующих внешних воздействий. При этом обеспечивается жесткий контроль качества частотно-зависимых устройств. Все изделия K&L сертифицированы в соответствии со стандартами ISO 14001, ISO 9001:2000 и соответствуют европейским экологическим нормам.
Параметры частотных фильтров
Базовые аналоговые частотные фильтры различаются по расположению полосы прозрачности (фильтры нижних частот – ФНЧ, верхних частот – ФВЧ, полосно-пропускающие – ППФ, полосно-заграждающие – ПЗФ); по топологии (на сосредоточенных элементах, резонаторные, микрополосковые, коаксиальные, волноводные и т.п.); по типу частотных характеристик (Баттерворта – c наиболее плоской амплитудно-частотной характеристикой, Чебышева – c равноволновыми пульсациями в полосе прозрачности и/или в полосе заграждения, эллиптического типа – с наибольшей прямоугольностью частотной характеристики при заданном числе звеньев; Бесселя – с наиболее линейной фазочастотной характеристикой или с наименьшей неравномерностью группового времени запаздывания в полосе прозрачности), а также по числу звеньев фильтрации (по порядку n характеристического полинома).
Основные технические параметры частотных фильтров, кроме типа и порядка n, следующие:
* ослабление в полосе прозрачности (Insertion Loss – IL);
* изоляция (ослабление) в полосе заграждения (Iso);
* центральная частота f0 полосы прозрачности для ППФ или полосы заграждения для ПЗФ;
* ширина полосы (Passband, Stopband) по определенному уровню 3 дБ (BW3дБ); относительная широкополосность ППФ и ПЗФ характеризуется параметром BW3дБ/f0;
* граничная частота среза для ФНЧ и ФВЧ;
* коэффициент прямоугольности АЧХ (Shape Factor). По умолчанию определяется как kп = BW30дБ/BW3дБ;
* коэффициент стоячей волны напряжения, КСВН;
* входной импеданс;
* уровень входной мощности Рвх, при которой уровень комбинационных компонент двухчастотного сигнала превышает заданное значение;
* время установления отклика (Rise Time) τу;
* неравномерность ∆ (Ripple) коэффициента передачи в полосе прозрачности или в полосе заграждения. Нормируется для фильтров с АЧХ типа Чебышева: при идеальной настройке размах пульсаций в пределах полосы одинаков (Summetrical Equiripple Lumped Filter, S.E.L.F.). Для фильтров с частотными характеристиками типа Баттерворта и Бесселя (Гаусса) пульсации отсутствуют;
* массогабаритные, установочные и присоединительные показатели, чувствительность по отношению к вариациям температуры и других внешних воздействий;
* диапазон и скорость перестройки границ полосы для перестраиваемых фильтров.
Классификация серийных фильтров компании K&L
Компания K&L выпускает фильтры с различными топологиями: на основе сосредоточенных LC-элементов; с частичным использованием распределенных параметров; на микрополосковых линиях; на коаксиальных линиях (трубчатые); на системе диэлектрических резонаторов; на металлических или диэлектрических волноводах (см. таблицу). Рабочие частоты и полоса фильтров K&L зависят от топологии (рис.1).
Фильтры на сосредоточенных LC-компонентах серии LB, LH, LL перекрывают частоты f0 от 500 кГц до 500 МГц, отличаются широким диапазоном значений относительной широкополосности BW3дБ/f0 = 1–200%, малыми потерями в полосе прозрачности IL. Число секций n = 2–10 (серия LH – до 12). У них равноволновые (S.E.L.F.) частотные характеристики типа Чебышева с неравномерностью ∆ < 0,05 дБ. Фильтры рассчитаны на непрерывную входную мощность до Рвх = 20 Вт (отдельные модели до 500 Вт). Ударопрочность достигает 20 g, вибростойкость – 10 g. Диапазон рабочих температур -55…85°С, допустимая влажность окружающей среды – 0–95%. Конструктивное исполнение может предусматривать различные виды соединителей или печатного монтажа.
Для примера, ширина полосы ФНЧ-модели 11LB10-312 BW3дБ = 225–400 МГц, n = 11, ослабление в полосе заграждения Iso = 70 дБ. Фильтр допускает входную непрерывную мощность до Рвх= 500 Вт. В модель фильтра типа 7LB10-00050 встроен малошумящий усилитель (рис.2). Его ширина полосы BW3дБ = 57–88 МГц, Iso = 55 дБ, n = 7. Частотная характеристика S.E.L.F. типа Чебышева, усиление – 40 дБ; коэффициент шума – 4,5 дБ; Рвх = 15 дБ. Диапазон рабочих температур – от -45 до 85°С, интервал влажности – 0–95%; ударопрочность – 20 g.
В микроминиатюрном варианте (серии IB, IH, IL) рабочая частота f0 фильтров на сосредоточенных LC-компонентах достигает 6 ГГц, а относительная широкополосность BW3дБ/f0 – 70%. Ширина полосы узкополосных микроминиатюрных ФНЧ BW3дБ = 160–3000 МГц, n = 2–8, Рвх= 2 Вт. Они отличаются повышенной (до 30 g) ударопрочностью.
Фирменные серии фильтров. Компания K&L выпускает несколько серий фильтров с особыми фирменными знаками: Mini-Max™ (серия ММ) – фильтры с минимальными размерами при максимальном качестве; Mini-Pack™ (серия МР) – фильтры в миниатюрном исполнении; KeL-fil™ (серия DR) – недорогие керамические фильтры для узлов беспроводной связи; KeL-com™ (серия КСВ) – высококачественные фильтры для сложных коммерческих и промышленных систем (рис.3). Они предназначены для частот 20–18000 МГц, отличаются весьма высокой температурной стабильностью. Фильтры выполнены на основе керамических или сосредоточенных компонентов с числом секций от 2 до 10. Большинство моделей пригодно для поверхностного монтажа.
Резонаторные фильтры с сосредоточенными параметрами (серии C, N, M) перекрывают интервал частот f0 = 30 МГц–40 ГГц. В них используется до 17 секций, их относительная широкополосность BW3дБ/f0 = 0,2–50%. Потери мощности на каждую секцию в полосе прозрачности IL не превышают 0,1 дБ. Изоляция в интервалах частот заграждения составляет не менее 60–70 дБ при допустимой входной мощности до 10 Вт. В заказных моделях рабочая частота достигает 40 ГГц.
Мощные резонаторные ППФ выпускаются на частоту от 160 МГц до 6 ГГц с относительной широкополосностью 0,1–50% и входной мощностью до 300 Вт в непрерывном режиме и до 15 кВт – в импульсном. В комбинированных фильтрах индуктивные элементы (серия FV – Combline™) или все реактивные элементы (серия ED – Interdijital™) выполнены с учетом их распределенных параметров, что позволяет повысить рабочие частоты, широкополосность и уменьшить габариты фильтров.
Керамические фильтры на диэлектрических резонаторах (серии DR, DL) выпускаются на частоты f0 = 500–3000 МГц с числом секций n = 2–6 и относительной широкополосностью BW3дБ/f0 = 1–10%. Для них характерны повышенная температурная стабильность (не более 2 ppm/°С в диапазоне -40…85 °С), низкие потери в полосе прозрачности (IL < 1 дБ). Например, ширина полосы заграждения ПЗФ (Notch) модели 7DL35-1960/NX60 (рис.4) при центральной частоте f0 = 1960 МГц составляет 30 МГц по уровню -30 дБ, а на частотах 1–1,88 ГГц и 2–2,5 ГГц коэффициент передачи не менее -3 дБ. Этот полосно-заграждающий фильтр толщиной 6 мм предназначен для поверхностного монтажа.
Микрополосковые фильтры (серии SB, SH, SL) выполняются для частот f0 = 2–18 ГГц с относительной широкополосностью BW1дБ/f0 15–100% и допустимой мощностью Рвх не менее 15 Вт. Они отличаются возможностью реализации АЧХ с высокой прямоугольностью (k30дБ/3дБ до 1,15:1 при числе звеньев n до 18). Ударопрочность фильтров этого типа достигает 20 g. Диапазон их рабочих температур -55…85°С.
Трубчатые (коаксиальные) фильтры серии В (ППФ) и L (ФНЧ) (рис.5) предназначены для частот f0 = 100 МГц–6 ГГц (серия L – до 20 ГГц) с относительной широкополосностью BW3дБ/f0 = 4–40% и числом секций n = 2–8. Они отличаются компактностью конструкции, высокой вибростойкостью (до 20 g), малой неравномерностью коэффициента передачи в полосе прозрачности (до 0,05 дБ), расширенным диапазоном рабочих температур (-55…85 °С), возможностью работы с повышенным уровнем входной мощности Рвх (до 200 Вт).
Волноводные фильтры (серия WP, рис.6) выполняются для частот 2,5–94 ГГц в прямоугольных волноводах с числом секций 2–20 и относительной широкополосностью 0,1–10% или в волноводах круглого сечения с числом секций 2–6 и широкополосностью 0,1–1,8%. Они характеризуются высокой входной мощностью и способны работать в миллиметровом диапазоне длин волн. Кроме того, возможна механическая перестройка. На фильтрах этого типа, в частности, строятся дуплексоры с изоляцией каналов приема и передачи до 85 дБ. Выпускаются перестраиваемые модели на диэлектрических волноводах.
Многофункциональные сборки включают фильтры с цифровым управлением полосой прозрачности (рис.7), малошумящие усилители для систем GPS с ограниченной полосой частот (серия LB10), преобразователи частоты вверх и вниз с ППФ, многоканальные банки фильтров для диапазонов 1–10 ГГц и 10–18 ГГц; направленные ответвители; диплексоры, триплексоры, квадриплексоры и сумматоры частотных полос (серия IZ); коммутируемые линии задержки (серия PCS, рис.8) с высокой равномерностью ГВЗ в полосе прозрачности и др.
Например, диплексор 7IZ-30/QX156-T/T разделяет сигнал мощностью до 80 Вт и частотой до 200 МГц на две полосы: 30–88 МГц и 108–156 МГц с параметрами IL = 1 дБ и Iso = 40 дБ. Триплексор модели 5IM10-20/CX3000-0/0 разделяет или суммирует сигналы с полосами 20–450 МГц, 550–925 МГц и 1,1–3 ГГц. Дуплексор для стандарта AMPS (824–849 МГц на прием и 869–894 МГц на передачу) обеспечивает исключительно высокую изоляцию до 110 дБ и большую допустимую мощность передатчика до 500 Вт в непрерывном режиме или до 10 кВт – в импульсном. Разработаны и выпускаются одно- и двухполосные фильтры ППФ и ПЗФ для разных стандартов средств мобильной связи.
Выпускаются миниатюрные линии задержки с малой неравномерностью ГВЗ на базе частотных фильтров. Например, модель TMD-2140-80/TD10.0 обеспечивает задержку 10 нс на частотах 2110–2170 МГц с нелинейностью ФЧХ менее 1 углового градуса при входной мощности до 1 Вт.
Перестраиваемые и коммутируемые фильтры ППФ (серия BT) и ПЗФ (серия TNF) производятся для диапазонов частот 30 МГц–2,6 ГГц с тремя–пятью механически перестраиваемыми секциями (рис.9). Коэффициент прямоугольности фильтров этого типа k30дБ/3дБ = 2,2:1 с прямым отсчетом центральной частоты f0. Относительная широкополосность BW3дБ/f0 = 5%, перестройка – в пределах не менее октавы при входной мощности Рвх до 50 Вт, а проходящая мощность достигает 50 Вт. Модель DTFN-500/2000/N/GSV для измерительной аппаратуры позволяет за 12 с перестроить кодом по шине GPIB среднюю частоту двух ППФ в пределах 500 МГц–2 ГГц с шагом 1 МГц при сохранении относительной широкополосности ±2,5%. Модель D3HBTM-225/400-0.3-N/N (ППФ с цифровым управлением) имеет функцию автонастройки на сигнал в полосе 225–400 МГц с относительно узкой полосой (0,3%) и перестройкой по всему диапазону за 7 с.
Фильтры и многофункциональные сборки военного и космического назначения отличаются расширенным диапазоном частот, повышенной устойчивостью к факторам внешних воздействий (ударопрочность до 30 g, влажность до 100%, диапазон рабочих температур от -55 до 85°С, вибрации до 20 g и т.п.). В качестве примеров можно назвать 7WP01-00029 – волноводный ППФ с f0 = 20–40 ГГц; BW3дБ/f0 = 0,1–10%; Рвх = 300 Вт в непрерывном режиме и 1 кВт – в импульсном, ∆ = 0,5 дБ. Керамический квадриплексор выделяет в сигнале с частотой 800–3000 МГц четыре полосы с относительной широкополосностью каждой 1–10%. Температурный диапазон, ударопрочность, вибро- и влагостойкость соответствуют нормам для военной аппратуры. Размер 52×43×19 мм.
Фазостабильные ППФ серии LB40, выполненные на основе керамических резонаторов, работают в полосе 60 МГц–2 ГГц.
Выпускаются с частотными характеристиками типа Чебышева, Баттерворта или Бесселя, а нелинейность фазочастотной характеристики в полосе прозрачности не превышает двух угловых градусов.
Информационная поддержка клиентов
Для ускорения процедуры выбора параметров и реквизитов частотных фильтров компания K&L Microwave предоставляет программное средство Filter Wizard™ [4], с помощью которого по основным техническим параметрам необходимого фильтра уточняются его детальные характеристики, реквизиты доступной модели, дополнительные требования заказчика. Развернута служба создания моделей по требованиям заказчика. Многие вопросы, связанные с приобретением изделий фирмы, могут быть решены с помощью ее официального представителя в России [5].
Серийные модели аналоговых частотных фильтров компании K&L по своим характеристикам соответствуют лучшим мировым образцам. Многообразие технических требований привело к созданию разветвленной структуры таких узлов. Совершенствование частотных фильтров направлено на их микроминиатюризацию и увеличение рабочей частоты, повышение коэффициента прямоугольности частотных характеристик, улучшение ударопрочности, вибро- и влагостойкости, повышение допустимой входной мощности, на создание многофункциональных частотно-зависимых узлов. Научно-технические и технологические усилия разработчиков сопровождаются расширением сервисных возможностей для потребителей продукции компании.
Литература
1. www.klmicrowave.com.
2. Белов Л. Частотные фильтры. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2004, №5, с.62–67.
3. www.dovercorporation.com.
4. www.klfilterwizard.com.
5. РАДИОКОМП – радиокомпоненты мировых производителей. – http://www.radiocomp.ru.
Компания K&L Microwave с 1970 года занимается разработкой и производством аналоговых частотных фильтров и многофункциональных частотно-зависимых узлов: дуплексоров, частотных мультиплексоров, сумматоров частотных полос, банков фильтров, перестраиваемых фильтров, управляемых линий задержки и др. [1]. В настоящее время она считается одним из мировых лидеров на рынке фильтров для частот от 300 кГц до 94 ГГц, а также функциональных узлов на их основе для систем навигации, радиолокации, базовых станций мобильной связи, измерительных систем гражданского, военного и космического назначения [2].
Фирма K&L входит в состав международного холдинга Dover Corporation с годовым оборотом свыше 6,5 млрд. долл., координирующего деятельность более 400 компаний различного профиля, среди которых – Dow-Key Microwave, Vectron International, Dielectric Laboratories, Novacap, Syfer Technology Limited, Voltronics Corporation и другие [3]. Совместно с корпорациями Pole/Zero (производитель ВЧ-фильров с цифровой перестройкой) и Dow-Key Microwave (поставщик электромеханических, коаксиальных и волноводных переключателей, матричных переключателей, интегрированных модульных сборок и пассивных компонентов) K&L входит в состав группы Microwave Products. Основной офис компании расположен в Солсбери (штат Мэриленд, США), исследовательские и производственные центры находятся в Доминиканской республике, Великобритании и Китае.
Компания проводит агрессивную инновационную политику в области исследований, разработки и производства пассивных и активных изделий на основе частотных фильтров. Она располагает развитой исследовательской и производственной инфраструктурой, современным испытательным оборудованием и автоматизированными средствами создания изделий радиочастотного и микроволнового диапазонов, отвечающих повышенным требованиям к мощности и к способности работать в условиях широкого спектра дестабилизирующих внешних воздействий. При этом обеспечивается жесткий контроль качества частотно-зависимых устройств. Все изделия K&L сертифицированы в соответствии со стандартами ISO 14001, ISO 9001:2000 и соответствуют европейским экологическим нормам.
Параметры частотных фильтров
Базовые аналоговые частотные фильтры различаются по расположению полосы прозрачности (фильтры нижних частот – ФНЧ, верхних частот – ФВЧ, полосно-пропускающие – ППФ, полосно-заграждающие – ПЗФ); по топологии (на сосредоточенных элементах, резонаторные, микрополосковые, коаксиальные, волноводные и т.п.); по типу частотных характеристик (Баттерворта – c наиболее плоской амплитудно-частотной характеристикой, Чебышева – c равноволновыми пульсациями в полосе прозрачности и/или в полосе заграждения, эллиптического типа – с наибольшей прямоугольностью частотной характеристики при заданном числе звеньев; Бесселя – с наиболее линейной фазочастотной характеристикой или с наименьшей неравномерностью группового времени запаздывания в полосе прозрачности), а также по числу звеньев фильтрации (по порядку n характеристического полинома).
Основные технические параметры частотных фильтров, кроме типа и порядка n, следующие:
* ослабление в полосе прозрачности (Insertion Loss – IL);
* изоляция (ослабление) в полосе заграждения (Iso);
* центральная частота f0 полосы прозрачности для ППФ или полосы заграждения для ПЗФ;
* ширина полосы (Passband, Stopband) по определенному уровню 3 дБ (BW3дБ); относительная широкополосность ППФ и ПЗФ характеризуется параметром BW3дБ/f0;
* граничная частота среза для ФНЧ и ФВЧ;
* коэффициент прямоугольности АЧХ (Shape Factor). По умолчанию определяется как kп = BW30дБ/BW3дБ;
* коэффициент стоячей волны напряжения, КСВН;
* входной импеданс;
* уровень входной мощности Рвх, при которой уровень комбинационных компонент двухчастотного сигнала превышает заданное значение;
* время установления отклика (Rise Time) τу;
* неравномерность ∆ (Ripple) коэффициента передачи в полосе прозрачности или в полосе заграждения. Нормируется для фильтров с АЧХ типа Чебышева: при идеальной настройке размах пульсаций в пределах полосы одинаков (Summetrical Equiripple Lumped Filter, S.E.L.F.). Для фильтров с частотными характеристиками типа Баттерворта и Бесселя (Гаусса) пульсации отсутствуют;
* массогабаритные, установочные и присоединительные показатели, чувствительность по отношению к вариациям температуры и других внешних воздействий;
* диапазон и скорость перестройки границ полосы для перестраиваемых фильтров.
Классификация серийных фильтров компании K&L
Компания K&L выпускает фильтры с различными топологиями: на основе сосредоточенных LC-элементов; с частичным использованием распределенных параметров; на микрополосковых линиях; на коаксиальных линиях (трубчатые); на системе диэлектрических резонаторов; на металлических или диэлектрических волноводах (см. таблицу). Рабочие частоты и полоса фильтров K&L зависят от топологии (рис.1).
Фильтры на сосредоточенных LC-компонентах серии LB, LH, LL перекрывают частоты f0 от 500 кГц до 500 МГц, отличаются широким диапазоном значений относительной широкополосности BW3дБ/f0 = 1–200%, малыми потерями в полосе прозрачности IL. Число секций n = 2–10 (серия LH – до 12). У них равноволновые (S.E.L.F.) частотные характеристики типа Чебышева с неравномерностью ∆ < 0,05 дБ. Фильтры рассчитаны на непрерывную входную мощность до Рвх = 20 Вт (отдельные модели до 500 Вт). Ударопрочность достигает 20 g, вибростойкость – 10 g. Диапазон рабочих температур -55…85°С, допустимая влажность окружающей среды – 0–95%. Конструктивное исполнение может предусматривать различные виды соединителей или печатного монтажа.
Для примера, ширина полосы ФНЧ-модели 11LB10-312 BW3дБ = 225–400 МГц, n = 11, ослабление в полосе заграждения Iso = 70 дБ. Фильтр допускает входную непрерывную мощность до Рвх= 500 Вт. В модель фильтра типа 7LB10-00050 встроен малошумящий усилитель (рис.2). Его ширина полосы BW3дБ = 57–88 МГц, Iso = 55 дБ, n = 7. Частотная характеристика S.E.L.F. типа Чебышева, усиление – 40 дБ; коэффициент шума – 4,5 дБ; Рвх = 15 дБ. Диапазон рабочих температур – от -45 до 85°С, интервал влажности – 0–95%; ударопрочность – 20 g.
В микроминиатюрном варианте (серии IB, IH, IL) рабочая частота f0 фильтров на сосредоточенных LC-компонентах достигает 6 ГГц, а относительная широкополосность BW3дБ/f0 – 70%. Ширина полосы узкополосных микроминиатюрных ФНЧ BW3дБ = 160–3000 МГц, n = 2–8, Рвх= 2 Вт. Они отличаются повышенной (до 30 g) ударопрочностью.
Фирменные серии фильтров. Компания K&L выпускает несколько серий фильтров с особыми фирменными знаками: Mini-Max™ (серия ММ) – фильтры с минимальными размерами при максимальном качестве; Mini-Pack™ (серия МР) – фильтры в миниатюрном исполнении; KeL-fil™ (серия DR) – недорогие керамические фильтры для узлов беспроводной связи; KeL-com™ (серия КСВ) – высококачественные фильтры для сложных коммерческих и промышленных систем (рис.3). Они предназначены для частот 20–18000 МГц, отличаются весьма высокой температурной стабильностью. Фильтры выполнены на основе керамических или сосредоточенных компонентов с числом секций от 2 до 10. Большинство моделей пригодно для поверхностного монтажа.
Резонаторные фильтры с сосредоточенными параметрами (серии C, N, M) перекрывают интервал частот f0 = 30 МГц–40 ГГц. В них используется до 17 секций, их относительная широкополосность BW3дБ/f0 = 0,2–50%. Потери мощности на каждую секцию в полосе прозрачности IL не превышают 0,1 дБ. Изоляция в интервалах частот заграждения составляет не менее 60–70 дБ при допустимой входной мощности до 10 Вт. В заказных моделях рабочая частота достигает 40 ГГц.
Мощные резонаторные ППФ выпускаются на частоту от 160 МГц до 6 ГГц с относительной широкополосностью 0,1–50% и входной мощностью до 300 Вт в непрерывном режиме и до 15 кВт – в импульсном. В комбинированных фильтрах индуктивные элементы (серия FV – Combline™) или все реактивные элементы (серия ED – Interdijital™) выполнены с учетом их распределенных параметров, что позволяет повысить рабочие частоты, широкополосность и уменьшить габариты фильтров.
Керамические фильтры на диэлектрических резонаторах (серии DR, DL) выпускаются на частоты f0 = 500–3000 МГц с числом секций n = 2–6 и относительной широкополосностью BW3дБ/f0 = 1–10%. Для них характерны повышенная температурная стабильность (не более 2 ppm/°С в диапазоне -40…85 °С), низкие потери в полосе прозрачности (IL < 1 дБ). Например, ширина полосы заграждения ПЗФ (Notch) модели 7DL35-1960/NX60 (рис.4) при центральной частоте f0 = 1960 МГц составляет 30 МГц по уровню -30 дБ, а на частотах 1–1,88 ГГц и 2–2,5 ГГц коэффициент передачи не менее -3 дБ. Этот полосно-заграждающий фильтр толщиной 6 мм предназначен для поверхностного монтажа.
Микрополосковые фильтры (серии SB, SH, SL) выполняются для частот f0 = 2–18 ГГц с относительной широкополосностью BW1дБ/f0 15–100% и допустимой мощностью Рвх не менее 15 Вт. Они отличаются возможностью реализации АЧХ с высокой прямоугольностью (k30дБ/3дБ до 1,15:1 при числе звеньев n до 18). Ударопрочность фильтров этого типа достигает 20 g. Диапазон их рабочих температур -55…85°С.
Трубчатые (коаксиальные) фильтры серии В (ППФ) и L (ФНЧ) (рис.5) предназначены для частот f0 = 100 МГц–6 ГГц (серия L – до 20 ГГц) с относительной широкополосностью BW3дБ/f0 = 4–40% и числом секций n = 2–8. Они отличаются компактностью конструкции, высокой вибростойкостью (до 20 g), малой неравномерностью коэффициента передачи в полосе прозрачности (до 0,05 дБ), расширенным диапазоном рабочих температур (-55…85 °С), возможностью работы с повышенным уровнем входной мощности Рвх (до 200 Вт).
Волноводные фильтры (серия WP, рис.6) выполняются для частот 2,5–94 ГГц в прямоугольных волноводах с числом секций 2–20 и относительной широкополосностью 0,1–10% или в волноводах круглого сечения с числом секций 2–6 и широкополосностью 0,1–1,8%. Они характеризуются высокой входной мощностью и способны работать в миллиметровом диапазоне длин волн. Кроме того, возможна механическая перестройка. На фильтрах этого типа, в частности, строятся дуплексоры с изоляцией каналов приема и передачи до 85 дБ. Выпускаются перестраиваемые модели на диэлектрических волноводах.
Многофункциональные сборки включают фильтры с цифровым управлением полосой прозрачности (рис.7), малошумящие усилители для систем GPS с ограниченной полосой частот (серия LB10), преобразователи частоты вверх и вниз с ППФ, многоканальные банки фильтров для диапазонов 1–10 ГГц и 10–18 ГГц; направленные ответвители; диплексоры, триплексоры, квадриплексоры и сумматоры частотных полос (серия IZ); коммутируемые линии задержки (серия PCS, рис.8) с высокой равномерностью ГВЗ в полосе прозрачности и др.
Например, диплексор 7IZ-30/QX156-T/T разделяет сигнал мощностью до 80 Вт и частотой до 200 МГц на две полосы: 30–88 МГц и 108–156 МГц с параметрами IL = 1 дБ и Iso = 40 дБ. Триплексор модели 5IM10-20/CX3000-0/0 разделяет или суммирует сигналы с полосами 20–450 МГц, 550–925 МГц и 1,1–3 ГГц. Дуплексор для стандарта AMPS (824–849 МГц на прием и 869–894 МГц на передачу) обеспечивает исключительно высокую изоляцию до 110 дБ и большую допустимую мощность передатчика до 500 Вт в непрерывном режиме или до 10 кВт – в импульсном. Разработаны и выпускаются одно- и двухполосные фильтры ППФ и ПЗФ для разных стандартов средств мобильной связи.
Выпускаются миниатюрные линии задержки с малой неравномерностью ГВЗ на базе частотных фильтров. Например, модель TMD-2140-80/TD10.0 обеспечивает задержку 10 нс на частотах 2110–2170 МГц с нелинейностью ФЧХ менее 1 углового градуса при входной мощности до 1 Вт.
Перестраиваемые и коммутируемые фильтры ППФ (серия BT) и ПЗФ (серия TNF) производятся для диапазонов частот 30 МГц–2,6 ГГц с тремя–пятью механически перестраиваемыми секциями (рис.9). Коэффициент прямоугольности фильтров этого типа k30дБ/3дБ = 2,2:1 с прямым отсчетом центральной частоты f0. Относительная широкополосность BW3дБ/f0 = 5%, перестройка – в пределах не менее октавы при входной мощности Рвх до 50 Вт, а проходящая мощность достигает 50 Вт. Модель DTFN-500/2000/N/GSV для измерительной аппаратуры позволяет за 12 с перестроить кодом по шине GPIB среднюю частоту двух ППФ в пределах 500 МГц–2 ГГц с шагом 1 МГц при сохранении относительной широкополосности ±2,5%. Модель D3HBTM-225/400-0.3-N/N (ППФ с цифровым управлением) имеет функцию автонастройки на сигнал в полосе 225–400 МГц с относительно узкой полосой (0,3%) и перестройкой по всему диапазону за 7 с.
Фильтры и многофункциональные сборки военного и космического назначения отличаются расширенным диапазоном частот, повышенной устойчивостью к факторам внешних воздействий (ударопрочность до 30 g, влажность до 100%, диапазон рабочих температур от -55 до 85°С, вибрации до 20 g и т.п.). В качестве примеров можно назвать 7WP01-00029 – волноводный ППФ с f0 = 20–40 ГГц; BW3дБ/f0 = 0,1–10%; Рвх = 300 Вт в непрерывном режиме и 1 кВт – в импульсном, ∆ = 0,5 дБ. Керамический квадриплексор выделяет в сигнале с частотой 800–3000 МГц четыре полосы с относительной широкополосностью каждой 1–10%. Температурный диапазон, ударопрочность, вибро- и влагостойкость соответствуют нормам для военной аппратуры. Размер 52×43×19 мм.
Фазостабильные ППФ серии LB40, выполненные на основе керамических резонаторов, работают в полосе 60 МГц–2 ГГц.
Выпускаются с частотными характеристиками типа Чебышева, Баттерворта или Бесселя, а нелинейность фазочастотной характеристики в полосе прозрачности не превышает двух угловых градусов.
Информационная поддержка клиентов
Для ускорения процедуры выбора параметров и реквизитов частотных фильтров компания K&L Microwave предоставляет программное средство Filter Wizard™ [4], с помощью которого по основным техническим параметрам необходимого фильтра уточняются его детальные характеристики, реквизиты доступной модели, дополнительные требования заказчика. Развернута служба создания моделей по требованиям заказчика. Многие вопросы, связанные с приобретением изделий фирмы, могут быть решены с помощью ее официального представителя в России [5].
Серийные модели аналоговых частотных фильтров компании K&L по своим характеристикам соответствуют лучшим мировым образцам. Многообразие технических требований привело к созданию разветвленной структуры таких узлов. Совершенствование частотных фильтров направлено на их микроминиатюризацию и увеличение рабочей частоты, повышение коэффициента прямоугольности частотных характеристик, улучшение ударопрочности, вибро- и влагостойкости, повышение допустимой входной мощности, на создание многофункциональных частотно-зависимых узлов. Научно-технические и технологические усилия разработчиков сопровождаются расширением сервисных возможностей для потребителей продукции компании.
Литература
1. www.klmicrowave.com.
2. Белов Л. Частотные фильтры. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2004, №5, с.62–67.
3. www.dovercorporation.com.
4. www.klfilterwizard.com.
5. РАДИОКОМП – радиокомпоненты мировых производителей. – http://www.radiocomp.ru.
Отзывы читателей
