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1、阶跃阻抗微波低通滤波器设计与仿真设计总说明微波滤波器在无线通信系统中相当重要，起到频带和信道选择的作用，而 且能滤除谐波，抑制杂散。在射频电路设计时，常常会用滤波器从各类信号中 提掏出想要的频谱信号。Angilent ADS软件能够支持从模块到系统设计，能够 完成微波电路设计、通信系统设计、射频集成电路设计，因此是当前射频和微 波电路设计的首选工程软件。本文要紧用三种方式达到了任务书的要求，其具体参数指标为截止频率 8 =2.5GHz;在口 =4GHZ处的插入损耗大于20dB;输入输出阻抗为50 ,依据理 论是巴特沃兹、切比雪夫、RiChardS变换与KUroda规那么，并得出了三种方式 设计
2、的滤波器。利用滤波器向导设计在基于Richards变换与Kuroda规那么最低 需采纳五阶，就能够够达到最平坦响应，但其过渡带过于平坦；采纳最平坦响 应阶跃阻抗低通滤波器原理图设计需要六阶就能够够达到设计参数要求，同时 该方式设计的滤波器过渡带比采纳向导设计的要峻峭；采纳切比雪夫设计的滤 波器所需节数需五阶，但其通带内会显现波纹。本文的设计结果和结论为微波滤波器的设计提供了重要的理论参考。关键词：ADS,巴特沃兹，切比雪夫，Richards , Kuroda,低通滤波器。Stepped impedance of midatH)h)w-pass filter design andDesign D
3、escriptionMicrowave filters in a wireless communication system is essential, and play a ro Ie in band and channel selection, and harmonic, suppression of spurious. When the R F circuit design, often used filter wants spectrum signal is extracted from the signal .Angilent ADS software can support fro
4、m the module to the system design, able t o complete microwave circuit design, communication design, RFIC design, so is th e current choice for RF and microwave circuit design engineering software.This article mainly three ways to meet the requirements of the task, the Specifi c parameters for as at
5、 frequencies low pass cut-off frequency of=2.5GHz ; insertio n loss greater than 20dB at the =4GHz input output impedance is 50, based on the t heory OfButterworth, Chebyshev , Richards rules of transformation and Kuroda, an d the three methods of design of the filter. In based on Richards transform
6、 and K uroda rules using Filter Wizard design just used four order, on can reached m ost flat response, but its transition with too flat; used principle figure design of has most flat response order jump impedance low pass filter need six orde r to reached design parameter requirements, while the me
7、thod design of filter transition with than used wizard design of to steep; used cut than snow husba nd design of filter by needed section number just five order, while transition with than former are stee,But it appears in the pass band ripple.This design results and conclusions for the design of mi
8、crowave filters offer theo ry reference.Keyword:ADS, Butterworth, Chebyshev ,Richards ,Kuroda and low-pass filters.目录目录11绪论112滤波器的大体原理66772.2 微带线92.2.1 微带线的有效介电常数和特性阻抗102.2.2 微带线的损耗与衰减122.3 微带阶跃阻抗低通灌波器的理论基础131315153微带阶跃阻抗低通滤波器的设计163.1 利用ADS中的滤波器设计向导设计163.1.1 漉波器电路生成163.1.2 集总参数滤波器转化为微带滤波器17193.2 巴特沃
9、兹响应的阶跃阻抗微波低通滤波器的设计20213.2.2仿真参数设置和原理图仿真232628283031参考文献351绪论在无线通信系统中，如何选择适合的信道，并运用微带滤波器提取有效的频 谱信号，同时抑制干扰滤除谐波分量是超级重要的环节。微带滤波器性能的好 坏直接阻碍系统设计的整体性能，从而对滤波器的设计提出了较高的要求。而 运算机辅助软件ADS的普遍运用，幸免设计者花费大量时刻进行理论推导和计 算，有效缩短了设计周期，提高了设计效率。微波滤波器的分类方式很多，依照通频带的不同，微波滤波器可分为低通、 带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和 等波纹型；依照工作频带
10、的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线 分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔 滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻 抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。(1)微带滤波器：微带滤波器要紧包括平行耦合微带线滤波器、发夹型滤 波器、微带类椭圆函数滤波器。半波长平行耦合微带线带通滤波器是微波集成 电路中广为应用的带通滤波器形式。其结构紧凑、第二寄生通带的中心频率位 于主通带中心频率的3倍处、适应频率范围较大、适用于宽带滤波器时相对带 宽可达20%o其缺点为插损较大，同时，谐振器在一个方向依次摆开，造成滤 波器在一个方向上占用了较
11、大空间。和平行耦合线滤波器结构相较，发夹型滤 波器具有紧凑的电路结构，减小了滤波器占用的空间，容易集成，而且降低了 本钱。在电路尺寸有较严格要求的场合发夹型滤波器取得了较为普遍的应用。发 夹型滤波器是由发夹型谐振器并排排列耦合而成，是半波长耦合微带滤波器的 一种变形结构，是将半波长耦合谐振器折合成U字型组成的，因此与交指式、 梳状线式等其他微波滤波器结构相较，其电路结构加倍紧凑，具有体积小，微 带线终端开路无需过孔接地，易于制造等优势。发夹型滤波器耦合拓扑结构属 于交叉耦合，交叉耦合实质是从信号源到负载端有不止一条耦合途径，包括主 耦合途径和相对较弱的辅耦合途径，任意两谐振器之间都能够产生耦合
12、。相关 于级联耦合，交叉耦合的最大优势是能够在通带周围的有限频率处产生传输零 点，因此滤波器的带外抑制能力将取得极大提高，利用交叉耦合的谐振器滤波 器比一般级联型的滤波器具有更好的频率选择性，同时能够减少所需谐振器的 数量。发夹型滤波器参数包括：发夹臂长、发夹间距、发夹线宽和和抽头位置。平 行耦合线滤波器、交指型滤波器等，取得在带内较平坦的幅频特性，但带外抑 制特性较差。微带类椭圆函数滤波器，通过在带外引入衰减极点，能明显改善 滤波器的带外特性，比平行耦合线滤波器、交指型滤波器有更好的电特性。而 且微带类椭圆函数滤波器具有较小的体积，同时，在超导状态，由于导体薄膜 的无载Q值很高，该种滤波器将
13、在具有较高选择性的同时又具有较低的插损， 具有专门好的应用前景。（2）交指型滤波器：交指滤波器Q值较高、体积适中。 在0.518GHZ的频率范围内可实现5%60%带通滤波，普遍应用于各类军、 民用电子产品。交指滤波器一样由金属整体切割加工而成，结构牢固，性能稳 固靠得住。交指型滤波器是对平行耦合微带线滤波器的一种改良，一样是减小 微带滤波器占用的体积。具有以下优势：结构紧凑、靠得住性高；由于每一个 谐振器间的距离较大，故公差要求较低，容易制造；由于谐振杆长近似等于1/4 0,因此第二通带中心在33。以上,其间可不能有寄生响应。（3）同轴滤波器：同 轴腔滤波器体积小、Q值较高，温度稳固性好，专门
14、适合于窄带应用。可实现 带宽为0.5%3%,普遍应用于各类军、民用电子系统同轴腔滤波器普遍应用 于通信、雷达等系统，按腔体结构不同一样分为标准同轴、方腔同轴等。同轴 腔体具有Q值高、易于实现的特点，专门适用于通带窄、带内插损小、带外抑 制高的场合。这种滤波器超级适合大规模生产，因此本钱也超级低廉。但要在 IOGHZ以上利历时，由于其微小的物理尺寸，制作精度很难达到。具体的设计 有方式负阻线子网络构造了多腔耦合的同轴带通滤波器电路模型；同轴腔体滤 波器温度补偿法；阶跃阻抗谐振器等。（4）波导滤波器：波导滤波器Q值高， 插损小，温度稳固性好，专门适合于窄带应用。在1.726GHz的频率范围内可 实
15、现0.2%3.5%带通滤波,在各类要求高性能滤波特性的军用电子产品中被普 遍利用。波导型滤波器由于其Q值高，损耗小，功率容量大等优势而普遍应用 于微波毫米波通信、卫星通信等系统中。最近几年来微波技术的快速进展对该 类滤波器的尺寸、阻带特性等指标都提出了愈来愈高的要求。通常可用直接耦 合半波长谐振腔结构来构造波导型滤波器，但由于高次模的阻碍，这种类型的 滤波器第二通带很近，频率高端阻带性能较差。采纳1/4波长传输线耦合谐振 膜片结构，可对此进行改善。通过选择适合的膜片尺寸，使各谐振膜片谐振在 同一频率上，但具有不同的Q值，可使其第二通带位置变远，从而显著提高其 阻带特性。另外，1/4波长传输线耦
16、合谐振膜片型滤波器还具有尺寸小的优势， 其总长度比直接耦合半波长谐振腔型（以下简称半波长型）缩短4（）%。与半波长型 相较较，谐振膜片型带通滤波器的尺寸缩短了 38.4%,且具有更宽的阻带。波 导带通滤波器还应用在各类微波多工器上，但其最大缺点是尺寸明显比其他可 应用在微波段的谐振器大。（5）梳状线腔滤波器：梳状线滤波器标准响应为 0.05dB波纹切比雪夫响应，具有体积小，Q值适中的特点。在0.5-12GHZ的频 率范围内可实现05%-30%的相对带宽，普遍应用于各类军、民用电子产品。外 形:外形尺寸因频率、带宽、插损、及节数的不同而不同，无固定尺寸输入输出 形式：SMA、N、L16等。为了减小尺寸，而且使设计简单，适合规模化生产, 采纳人/4谐振线在高介电常数基片上直接制作一种微带滤波器，即梳状线腔滤 波器。它利用交叉耦合方式提高
