基于ADS仿真設計的微帶帶通濾波器

1、基于 ADS 仿真設計的微帶帶通濾波器引言在射頻通信系統(tǒng)中，無論是發(fā)射機還是接收機，都需要選擇特定頻率的信號進行處理，濾除其他頻率的干擾信號，這就需要使用濾波電路來分離有用信號和干擾信號。因此，高性能的濾波器對設計一個好的射頻通信系統(tǒng)具有重要意義。微帶電路由于體積小、重量輕、頻帶寬、易于與射頻電路匹配等優(yōu)點，近年來在濾波電路中得到了廣泛的應用。本文借助 ADs2005a(AdvancedDesignsystem) 仿真軟件，設計出了一種邊緣耦合的平行耦合線帶通濾波器。基本原理邊緣耦合的平行耦合線由兩條相互平行且靠近的微帶線構成。根據(jù)傳輸線理論，每條單獨的微帶線都等價為小段串聯(lián)電感和小段并聯(lián)電容

2、，平行耦合線還需要考慮組合電容和電感。每條微帶線的特征阻抗為 z0 相互耦臺的部分長度為 L ，微帶線的寬度為w,微帶之間的距離為s,偶模特征阻抗為乙，奇模特征阻抗為Z0O使用單個單元電路不能獲得良好的頻率特性，可以采用如圖 1 所示的對稱級聯(lián)的方法獲得良好的頻率特性。級聯(lián)微帶帶通濾波電路的主要設計步驟如下：1 確定濾波器的參數(shù)：根據(jù)要一般來說，理論值的仿真結果和實際結果都有很大出入，需要進行優(yōu)化。可以使用 Tune 工具進行優(yōu)化，或者采用 Optim 工具。觀察最終的優(yōu)化結果，直到達到設計要求。設計過程設計要求中心頻率為 5GHz ，帶寬為8，通帶內的紋波為3dB ，要求在 5.3GHz 處

3、具有不小于 30dB 的衰減。微帶電路板參數(shù)如下：厚度1.27mm ，介質相對介電常數(shù)為 Er=9.8 ， 相對磁導率為 Mur=1 ， 金屬電導率Cond=(S/m) ，金屬層厚度T=0.03mm,損耗正切角TanD=0,表面粗糙度Rough=0mm 。計算參數(shù)1 . 1.5.3GHz的歸一化頻率為 Q =1.476。根據(jù)要求選擇濾波器原型為3dB等紋波切比雪夫低通濾波電路，在Q =1.476處，具有大于 30dB 的衰減，查表可知至少需要選擇 5 階濾波電路，本文即選擇 5 階濾波電路。對應的歸一化參數(shù)為：g0=1.0， g1=g5=3.4817， g2=g4=0.7618， g3=4.5

4、38， g6=102 .通過計算可得奇模和偶模阻抗，如表1所示（單位Q ）。3 根據(jù)微帶電路板參數(shù)，使用 ADS 中的微帶線計算器計算得到兩端50 Q的微帶線參數(shù) w=1.224760mm,任意選取L 為 2.5mm。4 按照圖 1 連接好電路，將電路圖中微帶電路板及各耦合微帶線的參數(shù)設置好，仿真的頻率掃描范圍設置為4GHz-6GHz ，掃描步長為 10MHz ，結果如圖 2所示。從圖 2 中看出，中心頻率點為 4.7GHz ，帶寬5 .4GHz-4.9GHz ，為 10.6。這顯然不符合設計要求，主要是中心頻率點偏移太大（中心頻率點為5GHz ，帶寬為 8），并且通帶內的反射系數(shù)較大（5dB） 。 這些參數(shù)與設計目標差距很大，因此需要對其進行優(yōu)化。5采用 Optim 進行優(yōu)化，可得到優(yōu)化后各耦合微帶線的參數(shù)。頻率掃描范圍設置為 4.6GHz5.4GHz ,掃描步長為10MHz, 結果如圖 3 所示 （選用Maker 讀出圖中各點的參數(shù)）6由圖 3 可以看出，經過優(yōu)化后的濾波器中心頻率為5.0GHz ，帶寬為 4.8GHz-5.2GHz ，為 8，通帶內的反射系數(shù)小于 20dB ， 5.3GHz 處的衰減達到 31.8dB ，完全達到了設計要求。結語本文從邊緣耦合的平行耦合線濾波器的基