Исследование микрополоскового фильтра на встречных шпилечных резонаторах
Типы передающей линии, используемые для построения фильтров. Принципы интегральной схемотехники СВЧ цепей. Технология изготовления интегральных схем. Расчет микрополоскового фильтра. Моделирование МПФ с помощью программной среды AWR Design Environment.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.04.2015 |
| Размер файла | 543,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Напряженность электрического поля промышленной частоты (50 Гц) в электроустановках напряжением 400 кВ и выше для персонала, систематически (в течение каждого рабочего дня) обслуживающего их, не должна превышать при пребывании человека в электрическом поле:
без ограничения времени - до 5 кВ/м;
не более 180 мин в течение одних суток 5-10 кВ/м;
не более 90 мин в течение одних суток 10-15 кВ/м;
не более 10 мин в течение одних суток 15-30 кВ/м;
не более 5 мин в течение суток 20-25 кВ/м.
Остальное время суток человек должен находиться в местах, где напряженность электрического поля не превышает 5 кВ/м.
Способы защиты
Защита человека от воздействия СВЧ-излучения осуществляется рядом способов, основными из которых являются:
- Уменьшение мощности источника - уменьшение параметров излучения в самом источнике (защита количеством) - основные поглотители - графит, резина и т.д.;
- Экранирование источника излучения (рабочего места);
- Выделение зоны излучения (зонирование территории);
-Установление рациональных режимов эксплуатации установок;
- Применение сигнализации;
- Защита расстоянием (особенно эффективна для СВЧ) Обеспечивается достаточным удалением от источника излучения;
- Защита временем (от тока пром. частоты);
- Средства индивидуальной защиты (спец. костюмы).
Все защитные мероприятия можно разделить на две группы: коллективные меры защиты (защита обслуживающего персонала и других лиц, находящихся в зонах воздействия излучающих устройств от СВЧ-излучения) и индивидуальные меры защиты (непосредственная защита каждого специалиста, подвергающегося воздействию). Для защиты применяют экраны, поглотительные материалы, индивидуальные средства.
Экраны предназначены для ослабления электромагнитного поля в направлении распространения волн. Степень ослабления зависит от конструкции экрана и параметров излучения. Существенное влияние на эффективность защиты оказывает также материал, из которого изготовлен экран.
Толщину экрана, обеспечивающую необходимое ослабление, можно рассчитать. Однако расчетная толщина экрана обычно мала, поэтому она выбирается из конструктивных соображений. При мощных источниках излучения, особенно при длинных волнах, толщина экрана может быть принята расчетной.
Толщина экрана в основном определяется частотой и мощностью излучения и мало зависит от применяемого металла.
Очень часто для экранирования применяется металлическая сетка. Экраны из сетки имеют ряд преимуществ. Они просматриваются, пропускают поток воздуха, позволяют достаточно быстро ставить и снимать экранирующие устройства.
При экранировании ослабление излучения осуществляется за счет отражения части энергии от экрана. Следовательно, в тех случаях, когда отраженная энергия может представлять опасность или вносить помехи, применять экранирование нецелесообразно.
Поглотительный материал осуществляет защиту путем превращения энергии электромагнитного поля в тепловую. В качестве поглотительного материала применяют каучук, пенополистирол, ферромагнитный порошок со связывающим диэлектриком, волосяные маты, пропитанные графитом, и другие материалы.
Для повышения поглотительной способности материала ему придают такую форму, чтобы волны испытывали многократное отражение. Это приводит к неоднократному прохождению электромагнитных волн через поглотительный материал, что обеспечивает хорошее поглощение при незначительной толщине материала. Кроме того, многократное отражение волн приводит к взаимному их уничтожению. Использование таких материалов особенно эффективно в диапазонах высоких и сверхвысоких частот излучения.
Хорошие результаты дает совместное применение экрана и поглотительного материала. Поглотительный материал наносится на металлический лист, выполняющий роль экрана. Эта конструкция обеспечивает двукратное прохождение электромагнитной волны через поглотительный материал. Если толщину поглотительного материала выбрать соизмеримой с четвертью длины волны, то прямая и отраженная волны будут иметь сдвиг по фазе 180° и взаимно уничтожаются. Недостатком этой конструкции является то, что она эффективна только в узком диапазоне частот.
Индивидуальные средства предназначены для защиты человека или отдельных его органов при работе в сильных электромагнитных полях. Они применяются в тех случаях, когда другие меры защиты не могут быть использованы или не обеспечивают необходимого ослабления излучения. К индивидуальным средствам относятся защитные халаты, комбинезоны, очки. Все эти средства защиты являются своеобразными экранами. Их защитные свойства определяются степенью отражения волн.
В качестве материала для защитных халатов и комбинезонов используется специальная ткань, в структуре которой тонкие металлические нити скручены с хлопчатобумажными нитями, что придает ткани плотность, эластичность и теплозащитные свойства. Индивидуальные средства защиты должны применяться в исправном состоянии, а их защитные свойства периодически проверяться.
Организационные меры защиты должны быть направлены на обеспечение безопасных условий труда при использовании электромагнитной энергии. Они должны учитываться, прежде всего, при организации производства, рабочего места и режима труда. Наибольшее значение при этом необходимо уделять выбору расстояния от источника излучения до рабочего места и сокращению времени пребывания человека в электромагнитном поле. Эти меры иногда называются соответственно “защита расстоянием” и “защита временем”.
Глава 9.Экономическая часть
При экономических расчетах в данной части диплома были приняты средне-статистические данные из интернета на апрель 2013г.:
Средняя месячная зарплата 32000 руб.
В таблице №1 приведен перечень работ и трудоемкость по разработке микрополоскового фильтра.
Таблица 1.
|
№ |
Наименование работы |
Квалификация специалиста |
Количество чел. * мес. |
|
|
1 |
Исследование и проектирование микроэлектронного фильтра. |
Ведущий инженер-конструктор Ведущий инженер Техник |
1х0,25 1х0,25 1х0,25 |
|
|
5 |
Изготовление печатной платы с нанесением микрополосков |
Ведущий инженер |
1х0,25 |
|
|
10 |
Испытания опытного образца шпилечного фильтра. |
Главный конструктор Ведущий инженер |
1х0,5 1х0,5 |
Итого: 2,25 чел.*мес.
Таким образом, трудоемкость по созданию микрополоскового фильтра составляет 2,25 чел.х мес.
При средней зарплате, установленной на апрель 2013г. в размере 32000 руб.
фонд оплаты труда для микрополоскового фильтра составляет:
32000 х 2,25 =720000 руб.
Стоимость материалов по состоянию на апрель 2013г, по данным из интернета:
Подготовка производства - 613,47 руб.
Фторопласт Ф-4 лист 2мм (0.3*0.3м) (~0.4кг)
ТУ 6-05-810-88 - 666.30 руб.
Изготовление фотошаблона 1 слоя - 427,13 руб./шт
Изготовление микрополоскового фильтра - 1710,00 руб.
Итого с учетом всех затрат : - 75416,90 руб.
Заключение
Основным итогом дипломного проекта является решение задачи, заключающейся в исследовании микрополоскового фильтра (МПФ) на встречных шпилечных резонаторах в рабочем диапазоне частот 3,7-4,2 ГГц. Основные результаты работы заключаются в следующем:
1. Рассмотрены особенности и классификация линий передач (ЛП).Дан сравнительный анализ характеристик передающих линий. Выбран подходящий для данного МПФ соосный коаксиально-полосковый переход.
2. В проекте рассмотрены и проанализированы микрополосковые фильтры СВЧ. Рассмотрены основные параметры, даны рекомендации по проектированию таких устройств.
3. Исходя, из обзора научно-технической литературы выбрана элементная база и предложена схема МПФ.
4. Разработаны эквивалентная схема и топологическая реализация шпилечного фильтра 3,7- 4,2 ГГц. На основе разработанной модели проведен аналитический расчет и основные характеристики микрополоскового фильтра.
5. Проведено исследование СВЧ параметров шпилечного фильтра с помощью программной среды AWR Design Environment (Microwave Office)и в результате оптимизации удалось уменьшить габаритные размеры фильтра. Предложена топологическая схема такого микрополоскового фильтра СВЧ на встречных шпилечных резонаторах.
6. Выполнен расчет себестоимости фильтра, рассмотрены вопросы охраны труда и экологии.
микрополосковый фильтр интегральный моделирование
Список литературы
1. Матей Д. Л., Янг Л., Джонс Е. М. Т. «Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи». Том 1. - М., Связь, 1972.
2. "Проектирование радиоприемных устройств" под ред. А.П. Сиверса М., "Сов. Радио",1976г.
3. «Радиоприемные устройства» под ред. В.И. Сифорова Москва, «Советское радио»,1974г.
4. H.B. Бобров, Г.В. Максимов «Расчет радиоприемников» Москва, «Воениздат», 1971г.
5. А.М.Косогов, Ю.С.Сендерук, В.В.Еремин «Микрополосковые нтегральные учетверители частоты трехсантиметрового диапазона» в сб. Статей «Микроэлектронника и полупроводниковые приборы вып.2 под ред. А.А. Васенкова и Я.А. Федотова, Москва, «Советское радио», 1977г.
6. "Технология гибридных интегральных схем СВЧ" И.П. Бушминский, Г.В. Морозов, Москва, "Высшая школа", 1980г.
7. "Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств" под ред. В.И. Вольмана, М, "Радио и Связь", 1982г.
8. Л.Г. Малорацкий «Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ». Москва,«Советское радио», 1976г.
9. С.П. Иванов, Е.Г. Ливанская и др. «Сверхширокополосные усилители СВЧ на полевых транзисторах с барьером Шотки». «Обзоры по электронной технике» серия Электроника СВЧ, вып. 16 (1306) Москва, ЦНИИ «Электроника», 1987г.
10. И.И. Бородуленко, В.А. Мальцев «Узкодиапазонные стабильные твердотельные СВЧ-генераторы и устройства малой и повышенной мощности». «Электронная техника», сер.1СВЧ техника, вып. 3 (463), 1994г.
11. B.C. Савельев «Генераторы на транзисторах СВЧ диапазона». «Обзоры по электронной технике» серия 1 Электроника СВЧ, вып. 3 (785) Москва, ЦНИИ «Электроника», 1981г.
12. Роудз Дж. Д. «Теория электрических фильтров», - М.: Советское радио, 1980.
13. Скенлан Д. О. «Теория СВЧ цепей на связанных линиях передачи»//. ТИИЭР. - 1980, Т.68.N.2
14. Бергер М. Н. «Фильтры СВЧ с дополнительными параллельными связями»// Зарубежная радиоэлектроника, -1985, №6,
15. Аристархов Г. М. «Структурный синтез базовых элементов несоразмерных полосковых СВЧ цепей»// Электронная техника, Сер. 1, СВЧ техника, -1992, Вып 2(446)
16. Аристархов Г. М., Чернышев В. П. «Эквивалентное модовое представление микрополосковых фильтров на основе многопроводных линий с неравными фазовыми скоростями».
17. Аристархов Г. М., Алексеев А. Н. «Связь рабочих параметров симметричных реактивных четырехполюсников»// Радиотехника и электроника, -1990, Т.35, N.3, 18.Р. Малер, Т.Кейминс «Элементы интегральных схем» М. «МИР» 1989 г.
18. У. Тилл, Дж. Лаксон «Интегральные схемы. Материалы, приборы, изготовление. М. «МИР» 1985 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Реализация КИХ и БИХ фильтра на процессоре TMS320C50. Блок-схема алгоритма программы, командные файлы компоновки и программного имитатора. Расчет максимально возможной частоты дискретизации. Расчет и результаты фильтра с помощью пакета Filter Design.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.05.2014Методы измерений параметров и характеристик нелинейных элементов. Принципы интегральной схемотехники. Принципы построения фазонечувствительных активных фильтров. Расчет канала преобразования и обработки квадратурного сигнала и инвертирующего сумматора.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.04.2016Изучение сущности цифровой фильтрации - выделения в определенном частотном диапазоне с помощью цифровых методов полезного сигнала на фоне мешающих помех. Особенности КИХ-фильтров. Расчет цифрового фильтра. Моделирование работы цифрового фильтра в MatLab.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 21.09.2010Проектирование схемы LC-фильтра. Определение передаточной функции фильтра и характеристики его ослабления. Моделирование фильтра на ПК. Составление программы и исчисление параметров элементов ARC-фильтра путем каскадно-развязанного соединения звеньев.
курсовая работа [824,9 K], добавлен 12.12.2010Моделирование пассивных фильтров низкой частоты: однозвенных и двухзвенных. Пассивные и активные высокочастотные фильтры. Параметры элементов трехконтурного режекторного фильтра. Описание полосового фильтра активного типа. Электрическая схема фильтра.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 29.11.2010Технология изготовления платы фильтра. Методы формирования конфигурации проводящего, резистивного и диэлектрического слоя. Выбор установки его напыления. Расчет точности пленочных элементов микросхем и режимов изготовления тонкопленочных резисторов.
контрольная работа [359,2 K], добавлен 25.01.2013Параметры элементов и характеристики проектируемого фильтра. Частотное преобразование фильтра-прототипа нижних частот. Расчет полосно-пропускающих фильтров и сумматора. Кольцевые и шлейфные мостовые схемы, бинарные делители мощности, пленочные резисторы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.01.2016Моделирование электронных схем в пакете комплексного проектирования OrCad 9.2. Определение граничной частоты фильтра. Исследование влияния подстраиваемых элементов на частоту среза фильтра. Оптимизация с помощью PSpice Optimizer. Разводка печатной платы.
курсовая работа [457,5 K], добавлен 27.12.2012Понятие и внутренняя структура, достоинства, недостатки и области применения цифровых фильтров, классификация и разновидности. Требования задания к частотным характеристикам проектируемого фильтра. Расчет рекурсивного и нерекурсивного цифрового фильтра.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 16.01.2014Проблема помехоустойчивости связи, использование фильтров для ее решения. Значение емкости и индуктивности линейного фильтра, его параметры и характеристики. Моделирование фильтра и сигналов в среде Electronics Workbench. Прохождение сигнала через фильтр.
курсовая работа [442,8 K], добавлен 20.12.2012Разложение периодического сигнала на гармоники. Расчет фильтра для полосы частот с согласованием на выходе с сопротивлением нагрузки Rн. Расчет передаточной функции по напряжению Ku(p), графики АЧХ и ФЧХ фильтра. Расчет переходной характеристики фильтра.
курсовая работа [465,5 K], добавлен 21.01.2009Расчет КИХ-фильтра четвертого порядка методом наименьших квадратов. Структурная схема фильтра с конечной импульсной характеристикой с одной или несколькими гармониками. Исследование КИХ-фильтра с одиночным или последовательностью прямоугольных импульсов.
лабораторная работа [760,0 K], добавлен 23.11.2014Выделение полезной информации из смеси информационного сигнала с помехой. Математическое описание фильтров. Характеристика фильтра Баттерворта и фильтра Чебышева. Формирование шаблона и определение порядка фильтра. Расчет элементов фильтра высоких частот.
курсовая работа [470,3 K], добавлен 21.06.2014Способы построения активного фильтра каскадным соединением независимых звеньев. Реализация аппроксимированной передаточной функции. Просмотр аналогичных схем и особенности проектирования фильтров. Методика настройки и регулировка разработанного фильтра.
курсовая работа [255,8 K], добавлен 21.04.2011Классификация фильтров по виду их амплитудно-частотных характеристик. Разработка принципиальных схем функциональных узлов. Расчет электромагнитного фильтра для разъединения электронных пучков. Определение активного сопротивления фазы выпрямителя и диода.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.12.2012Понятие электрического фильтра и полосы пропускания. Активные RC-фильтры. Операторная передаточная функция активного четырехполюсника. Параметрический синтез фильтра. Расчет частотных и переходных характеристик фильтра. Анализ полученных результатов.
контрольная работа [393,4 K], добавлен 12.08.2010Расчет коэффициентов фильтра с помощью Matlab. Фазово-частотная характеристика фильтра. Синтезирование входного сигнала в виде аддитивной смеси гармонического сигнала с шумом. Нерукурсивный цифровой фильтр, отличительная особенность и выходной сигнал.
контрольная работа [4,6 M], добавлен 08.11.2012Методы синтеза электрического фильтра нижних и верхних частот. Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра. Реализация схемы фильтров по Дарлингтону. Денормирование и расчёт ее элементов. Определение частотных характеристик фильтра.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.01.2011Разработка активного фильтра верхних частот на операционном усилителе: расчет, анализ, математическое и схемотехническое моделирование. Технологичность фильтра, определение отклонений характеристик при случайном разбросе номиналов электрорадиоэлементов.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 21.03.2013Обзор принципиальных схем транзисторных фильтров и проведение проектного расчета транзисторного фильтра с нагрузкой в центре эмиттера. Оценка уровня пульсации при изменениях нагрузки сети и определение коэффициента сглаживания разработанного фильтра.
курсовая работа [219,1 K], добавлен 12.08.2015
