基于ADS仿真設(shè)計(jì)的微帶帶通濾波器

1、基于 ADS 仿真設(shè)計(jì)的微帶帶通濾波器引言在射頻通信系統(tǒng)中，無(wú)論是發(fā)射機(jī)還是接收機(jī)，都需要選擇特定頻率的信號(hào)進(jìn)行處理，濾除其他頻率的干擾信號(hào)，這就需要使用濾波電路來(lái)分離有用信號(hào)和干擾信號(hào)。因此，高性能的濾波器對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)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(diǎn)，近年來(lái)在濾波電路中得到了廣泛的應(yīng)用。本文借助 ADs2005a(AdvancedDesignsystem) 仿真軟件，設(shè)計(jì)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(gòu)成。根據(jù)傳輸線理論，每條單獨(dú)的微帶線都等價(jià)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(tái)的部分長(zhǎng)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(gè)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(duì)稱級(jí)聯(lián)的方法獲得良好的頻率特性。級(jí)聯(lián)微帶帶通濾波電路的主要設(shè)計(jì)步驟如下：1 確定濾波器的參數(shù)：根據(jù)要一般來(lái)說(shuō)，理論值的仿真結(jié)果和實(shí)際結(jié)果都有很大出入，需要進(jìn)行優(yōu)化?？梢允褂?Tune 工具進(jìn)行優(yōu)化，或者采用 Optim 工具。觀察最終的優(yōu)化結(jié)果，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)要求中心頻率為 5GHz ，帶寬為8，通帶內(nèi)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(zhì)相對(duì)介電常數(shù)為 Er=9.8 ， 相對(duì)磁導(dǎo)率為 Mur=1 ， 金屬電導(dǎo)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(jì)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(duì)應(yīng)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(guò)計(jì)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(jì)算器計(jì)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?qǐng)D 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(shè)置好，仿真的頻率掃描范圍設(shè)置為4GHz-6GHz ，掃描步長(zhǎng)為 10MHz ，結(jié)果如圖 2所示。從圖 2 中看出，中心頻率點(diǎn)為 4.7GHz ，帶寬5 .4GHz-4.9GHz ，為 10.6。這顯然不符合設(shè)計(jì)要求，主要是中心頻率點(diǎn)偏移太大（中心頻率點(diǎn)為5GHz ，帶寬為 8），并且通帶內(nèi)的反射系數(shù)較大（5dB） 。 這些參數(shù)與設(shè)計(jì)目標(biāo)差距很大，因此需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。5采用 Optim 進(jìn)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(shè)置為 4.6GHz5.4GHz ,掃描步長(zhǎng)為10MHz, 結(jié)果如圖 3 所示 （選用Maker 讀出圖中各點(diǎn)的參數(shù)）6由圖 3 可以看出，經(jīng)過(guò)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(nèi)的反射系數(shù)小于 20dB ， 5.3GHz 處的衰減達(dá)到 31.8dB ，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。結(jié)語(yǔ)本文從邊緣耦合的平行耦合線濾波器的基