小型发夹型SIR微带带通滤波器的设计

微带线带通滤波器ADS设计

应用ADS设计微带线带通滤波器 1、微带带通微带线地基本知识 微波带通滤波器是应用广泛、结构类型繁多地微波滤波器,但适合微带结构地带通滤波器结构就不是那么多了,这是由于微带线本身地局限性,因为微带结构是个平面电路,中心导带必须制作在一个平面基片上,这样所有地具有串联短截线地滤波器都不能用微带结构来实现；其次在微带结构中短路端不易实现和精确控制,因而所有具有短路短截线和谐振器地滤波器也不太适合于微带结构.b5E2RGbCAP 微带线带通滤波器地电路结构地主要形式有5种： 1、电容间隙耦合滤波器 带宽较窄,在微波低端上显得太长,不够紧凑,在2GHz以上有辐射损耗. 2、平行耦合微带线带通滤波器 窄带滤波器,有5％到25％地相对带宽,能够精确设计,常为人们所乐用.但其在微波低端显得过长,结构不够紧凑；在频带较宽时耦合间隙较小,实现比较困难.p1EanqFDPw

3、发夹线带通滤波器 把耦合微带线谐振器折迭成发夹形式而成.这种滤波器由于容易激起表面波,性能不够理想,故常把它与耦合谐振器混合来用,以防止表面波地直接耦合.这种滤波器地精确设计较难.DXDiTa9E3d 4、1/4波长短路短截线滤波器 5、半波长开路短截线滤波器

下面主要介绍平行耦合微带线带通滤波器地设计,这里只对其整个设计过程和方法进行简单地介绍. 2、平行耦合线微带带通滤波器 平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组合而成地,它不要求对地连接,结构简单,易于实现,是一种应用广泛地滤波器.整个电路可以印制在很薄地介质基片上(可以簿到1mm以下>,故其横截面尺寸比波导、同轴线结构地小得多；其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟,但采用高介电常数地介质基片,使线上地波长比自由空间小了几倍,同样可以减小；此外,整个微带电路元件共用接地板,只需由导体带条构成电路图形,结构大为紧凑,从而大大减小了体积和重量.RTCrpUDGiT 关于平行耦合线微带带通滤波器地设计方法,已有不少资料予以介绍.但是,在设计过程中发现,到目前为止所查阅到地各种文献,还没有一种能够做到准确设计.在经典地工程设计中,为避免繁杂地运算,一般只采用简化公式并查阅图表,这就造成较大地误差.而使用电子计算机进行辅助设计时,则可以力求数学模型精确,而不追求过分地简化.基于实际设计地需要,我对于平行耦合线微带带通滤波器地准确设计进行研究,编制了计算机辅助设计地小程序<附上）,并利用

发夹式耦合线微带滤波器设计

工业技术 ８ＣＩＥＮｃＥ＆ＴＥａ奇衄ｏｏＹ 发夹式耦合线微带滤波器的设计 吴东升包建晔 （安徽建筑工业学院计算机与电子信息工程系合肥２３００２２） 摘要：随着无线通信的发展，对通信系统的性能的要求越来越高，微波滤波器在通信系统中起着越来越重要的作用。性能良好的滤波器能充分利用频率资源，扩充系统容量，很好地抑制带外信号的干扰、改善通信服务。本文分析了微波滤波器的特性，介绍了微波滤波器的发展及其在微波通信中的作用。针对兀＝１．９ＧＨｚ、旦＝２００删Ｚ（３ｄＢ带宽），鼠＝５００删ｚ（阻带带宽），带外抑制≥５０ｄＢ的滤波器的技术指标，描述了该滤波器的设计方法，设计原理，ＣＡＤ模拟仿真过程?给出了设计仿真结果。 关键词：带通滤波器微带滤波器发夹耦合微带线 中文分类号：ＴＮ７２２．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—３７９ｌ（２００７）０２（ｂ）一００２９＿二０２ １前言 微波滤波器作为微波通信的重要器件之一，得到了不断的发展。其种类繁多，按其所用传输线的类型来分，就可分成波导滤波器、同轴线滤波器，带状线滤波器和微带滤波器等等。 为了降低损耗，采用封闭结构的同轴线和波导来制作滤波器，这样防止了辐射损耗，提高了工作性能。但同轴线和波导的最大缺点是体积、重量大。随着空间电子技术（例如空用雷达技术和其它空用电子设备，卫星通信设备等）的发展，设备的体积和重量成为一个主要矛盾。此外，同轴线滤波器和波导滤波器还存在加工量大，成本高，调整不易等缺点。 而微带滤波器采用印刷电路的方法，把微带印刷在很薄的介质基片上，其横截面尺寸比波导和同轴线小的多。此外，整个电路元件共用接地板，只需由导体带条构成电路图形，这样使整个电路结构大为紧凑，较好地解决了小型化问题。但微带电路的半开放性，其损耗较大。随着微带滤波器制造工艺的不断进步，以及高性能材料如高温超导材料的不断涌现，又像微波固体倍频器，微波固体混频器等这些微波固体器件相当大部分被做成微带集成电路形式，因此微带滤波器得到了迅速的发展。 ２微波滤波器的基本原理 ２．１原型低通滤波器 对于原型低通滤波器的设计，通常用归一化频率Ｑ（Ｑ＝∞／功。）代替真实频率彩，然后根据这个特性进行网络综合，得到的滤波器被称为原型低通滤波器。原型低通滤波器是滤波器设计的主要依据。通常用的原型低通滤波器主要有巴特沃兹（最大平坦）原型滤波器、切比雪夫（等波纹）原型滤波器和椭圆函数原型滤波器。 巴特沃兹原型低通滤波器的带内插入衰减为：三。＝ｌｏｌｇ（１＋．ｉ｝２Ｑ：”）ｄＢ 在通带外Ｑ＝Ｑ．处的带外插入衰减为：三。＝１０ｌｇｆｌ＋｜ｊ｝２Ｑ！”）ｄＢ 巴特沃兹滤波器具有单调下降的幅频特性，其过渡带变化较平缓。 切比雪夫原型低通滤波器的插入衰减：￡＝ｌＯｌｇｎ＋．ｉ｝。ＺｊｆＱ））ｄＢ 上式中Ｔｎ（Ｑ）为切比雪夫多项式。切比雪夫原型虽然在通带内有起伏，但是它的起伏是控制在Ｌｐ以内，而且其过渡带要比巴特沃兹原型要陡峭的多。因此，切比雪夫原型 滤波器经常在微波滤波器设计中用到。 椭圆原型滤波器插入衰减为： 工＝ｌｏｌｇ（１＋ｇ２ｃ：（缈））ｄＢ 椭圆滤波器不仅在通带内出现等波纹变 化，而且在阻带内也有等波纹变化，从而使 得其通带到阻带的过渡变化非常陡峭。 对于综合设计原型低通滤波器，首先要 确定滤波器的阶数ｎ。通过插入衰减特性表 及其带外衰减的性能要求，可以确定阶数 ｎ。当ｎ确定后，原型低通滤波器的网络结 构就确定了，而原型低通滤波器的各参数则 可以通过查表或者通过计算机计算获得。 ２．２微波带通滤波器的频率变换 带通滤波器可以通过频率变换函数，借 助原型滤波器设计原理进行设计。 常用的频率变换函数有下面的两种： 第一种：一 Ｑ一些一．（竺一玛：上（旦一马 脚２一∞ｌ彩。 国∥国。彩 式中缈２，国２为带通滤波器的截止频率， 国。为中心频率，Ｗ为相对带宽，即： 旷厢，矿＝警 第二种： Ｑ：旦（旦一１）：三（旦一１） 彩２一缈１国Ｏ∥功０ 上式中∞。为中心频率，Ｗ为相对带宽， 它们分别为： ３．３确定滤波器的结构 滤波器的结构有：梳状结构，发夹结 构，平行耦合结构等等。 我们设计的是发央式耦合微带线式带通 滤波器。如图一所示 ］Ｕ几Ｕ几Ｕｒ 圈一九阶发夹耦合带通滤波器示意１４Ｉ；Ｉ ３．４确定设计方法 如上所述，滤波器的设计方法有最大平 坦度法，切比雪夫法或者准椭圆滤波器设计 法等等。 由于设计的是带通滤波器。按照切比雪 夫原型设计出的带通滤波器虽然在通带内衰 减的变化有起伏波纹，但不超过预先给定 值，并且在此条件下，可得到相当陡峭的带 外衰减特性。因此我选用的是切比雪夫原型 滤波器来设计。 ３．５参数计算 计算结果如下：’ Ｚ００（１）３３．２０９４４，Ｚ。（１）６６．７９０５６，ＺＨ（１） ４７．０９６４６ Ｚｏｏ（２）３９．５０３７３，Ｚ。（２）４９．８１６７２，ｚＨ（２） ４４．３６１５４ Ｚ。（３）４０．６０５９０，ｚ。（３）４８．４６４５４，ｚＨ（３） ４４．３６１５４ 旷扣嘲肚警 对于窄带微波带通滤波器来说，一般选４ 用第二种频率变换公式。 ３微波滤波器的设计 ３．１已知所设计的滤波器的相关参数为 中心频率：厶＝１．９ＧＨｚ３ｄＢ 带度：Ｂｌ＝２００删ｚ 阻带带宽：鼠＝５００ＭＨｚ 带外抑制：≥ｄＢ通带衰减：２．５《ｄＢ 驻波比：≤１．３ 介质片的相对介电常数￡ｒ＝９．６，厚度 ｈ＝ｌｍｍ ３．２确定滤波器的类型 滤波器的类型有微波滤波器、带状线 滤波器、介质滤波器、波导滤波器和表面波 滤波器等等。因为微带结构简单，便于制 作，所以我们选用的是微带。 ｗ，０．９０， ｗ，１．２２， ｗ３１．２２， ｓｌＯ．２４， ｓ２１．１５， ｓ３１．４６， １１１５．８０ １．１５．２７ １３１５．３７ 滤波器特性的软件模拟 根据上面设计的参数作为原始参数，利 幽２滤波器的频率特性 用ＥＥＳＯＦ软件中进行模拟，优化，得到滤 波器的频率特性如图２所示。 （下转３ｌ页） 乖斗技资讯ＳｃＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬ００ＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２９ 　万方数据

带通滤波器的设计

目录 一．设计概述 二．设计任务及要求 2.1 设计任务 2.2 设计要求 三．设计方案 3.1设计结构 3.2元件参数的理论推导 3.3仿真电路构建 3.4仿真电路分析四．所用器件 五．实验结果 5.1 实验数据记录 5.2 实验数据分析六．实验总结 6.1 遇到的主要问题 6.2 解决问题的措施 6.3 实验反思与收获 附图 参考文献

一．设计概述 根据允许的通过的频率范围，可以将滤波器分为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器和带阻滤波器4种。其中，带通滤波器是指允许某一频率范围内的频率分量通过，其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。 在滤波器中，信号能够通过的范围成为通频带或通带，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围成为阻带，通带和阻带之间的界限称为截止频率。对于一个理想的带通滤波器，通带范围内则完全平坦，对传输信号基本没有增益的衰减作用，其次，通带之外的所有频率均能被完全衰减掉，通带和阻带之间存在一定的过渡带。 在带通滤波器的实际设计过程中，主要参数包括中心频率f0,频带宽度BW，上限截止频率fH和下限截止频率fL。一般情况下，为使滤波器在任意频段都具有良好的频率分辨能力，可采用固定带宽带通滤波器（如收音机的选频）。所选带宽越窄，则频率选择能力越高。但为了覆盖所要检测的整个频率范围，所需要的滤波器数量就很大。因此，在很多场合，固定带宽带通滤波器不一定做成固定中心频率的，而是利用一个参考信号，使滤波器中心频率跟随参考信号的频率而变化，其中，参考信号是由信号发生器提供的。上述可便中心频率的固定带宽带通滤波器，经常用于滤波和扫描跟踪滤波应用中。 二．设计任务及要求 1）设计任务 带通滤波器的设计方案有很多，本实验将采用高通滤波器和低通滤波器级联的设计方案实现一个带通滤波器，通过多级反馈，减少干扰信号对滤波器的影响。为了检测滤波电路的通带特性，设计一个带宽检测电路，通过发光二极管的亮灭近似检测电路的带宽范围。 设计要求 2）设计要求 （1）性能指标要求 1.输入信号：有效值为1V的电压信号。 2.输出信号中心频率f0通过开关切换，分别为500Hz 1.5KHz 3KHz 10KHz 误差10%。 3.带通滤波器带宽BW

微带滤波器的设计复习过程

微带滤波器的设计

解析微带滤波器的设计 微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。 滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 1 微带滤波器的原理 微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。 微带滤波器是在印刷电路板上，根据电路的要求以及频率的分布参数印刷在电路板上的各种不同的线条形成的LC分布参数的滤波器。 2 滤波器的分类 最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。

低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。 带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。 按滤波器的频率响应来划分，常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及等；按滤波器的构成元件来划分，则可分为有源型及无源型两类；按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。 巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。 切比雪夫滤波器，又名"车比雪夫滤波器",是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。切比雪夫滤波器来自切比雪夫分布，以"切比雪夫"命名，是用以纪念俄罗斯数学家巴夫尼提·列波维其·切比雪夫（ПафнутийЛьвовичЧебышёв）。 3 微带滤波器的设计指标 微带滤波器的设计指标主要包括： 1绝对衰减（Absolute attenuation）：阻带中最大衰减（dB）。 2带宽（band width）：通带的3dB带宽（flow-fhigh）。

(整理)带通滤波器设计

实验八 有源滤波器的设计 一．实验目的 1． 学习有源滤波器的设计方法。 2． 掌握有源滤波器的安装与调试方法。 3． 了解电阻、电容和Q 值对滤波器性能的影响。 二．预习要求 1． 根据滤波器的技术指标要求，选用滤波器电路，计算电路中各元件的数值。设计出 满足技术指标要求的滤波器。 2. 根据设计与计算的结果，写出设计报告。 3. 制定出实验方案，选择实验用的仪器设备。 三．设计方法 有源滤波器的形式有好几种，下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。 巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为： n c uo u A j A 21)(??? ? ??+= ωωω ， n=1，2，3，. . . （1） 写成： n c uo u A j A 211) (??? ? ??+=ωωω （2） )(ωj A u 其中A uo 为通带内的电压放大倍数，ωC A uo 为截止角频率，n 称为滤波器的阶。从（2） 式中可知，当ω=0时，（2）式有最大值1； 0.707A uo ω=ωC 时，（2）式等于0.707，即A u 衰减了3dB ；n 取得越大，随着ω的增加，滤波器的输出电压衰减越快，滤波器的幅频特性越接近于理想特性。如图1所示。ω 当 ω>>ωC 时， n c uo u A j A ??? ? ??≈ωωω1 )( （3） 图1低通滤波器的幅频特性曲线

两边取对数，得： lg 20c uo u n A j A ωω ωlg 20)(-≈ （4） 此时阻带衰减速率为： -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频，该式称为衰减估算式。 表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。 在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中，S L = c s ω，ωC 是低通 滤波器的截止频率。 对于一阶低通滤波器，其传递函数： c c uo u s A s A ωω+= )( （5） 归一化的传递函数： 1 )(+= L uo L u s A s A （6） 对于二阶低通滤波器，其传递函数：2 22)(c c c uo u s Q s A s A ωωω++ = （7） 归一化后的传递函数： 1 1)(2 ++= L L uo L u s Q s A s A （8） 由表1可以看出，任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n 为偶数的高阶滤波器，可以由2n 节二阶滤波器级联而成；而n 为奇数的高阶滤波器可以由2 1-n 节二

小型微带带通滤波器的设计

第34卷第6期中　国　科　学　技　术　大　学　学　报V ol.34,N o.6 2004年12月JOURNAL OF UNIVERSIT Y OF SCIENCE AN D TECHN OLOG Y OF CHINA Dec.2004文章编号:025322778(2004)0620732207 小型微带带通滤波器的设计Ξ 张　军,朱　旗,张华亮,黎　洋 (中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽合肥230027) 摘要:利用多条微带线间的耦合增加滤波器内部的耦合度,提出一种小型窄带带通滤波器的设计;从微带线的等效分布电感电容出发,结合模拟和试验结果以及滤波器结构参数对滤波特性的影响,提出该滤波器的等效LC电路模型以及计算中心工作频率的经验公式.数值模拟和试验结果验证了该设计思想. 关键词:带通滤波器;小型化;类交趾滤波器 中图分类号:T N8;T N92 文献标识码:A 0　引言 传统微带线结构的微波器件在低频段应用时,面积仍较大.例如在“蓝牙”技术2.4G H z 频段处,传统微带结构的滤波器和微带天线的长度仍大于12厘米,显然难以应用到移动通讯中.因而研究小型化的微波器件已成为微波技术发展的必然.近年来,多模微带滤波器[1～4]、类交趾滤波器[5]由于具有尺寸小、重量轻、低成本等特点取得了一定的发展,但仍存在着面积较大、增益不高等问题.注意到增加滤波器结构中微带线间的有效耦合面积,可以提高滤波器内部的耦合度,从而达到减小滤波器面积的目的.本文提出一种小型的微带带通滤波器设计.在该设计中,采用多个相互耦合微带线以提高滤波器的耦合度,降低了滤波器的面积,同时,从微带线的等效分布电感、电容出发,结合模拟和试验结果,提出了该类滤波器的等效LC电路,并分析了结构参数对滤波特性的影响,给出了计算该类滤波器中心工作频率的经验公式,数值计算和实验验证了本文的设计思想. 1　理论分析 图1所示电路具有带通滤波器功能.为利用微带线设计带通滤波器,首先分别用不同结构的微带线来实现图1中的电感和电容元件.图2、3分别实现电容和电感,其值由[6]可得,分别为 L(nH)=2×10-7l ln l W+t +1.193+0.2235 W+t l ?K g(1) Ξ收稿日期:2003207207 作者简介:张军,男,1980年生,学士.研究方向:微带天线,微波电路.E2mail:jzhang6@https://www.wendangku.net/doc/8414937708.html,

发夹滤波器设计

微带滤波器和耦合电路的设计、制作和测量 1 前言 当今的微波设计师依赖许多工具来制作高效的电路和系统。他们要利用已有的参考资料和强大的EDA工具和电磁（EM）分析工具，还必须结合自己的实践经验来进行制作。这些工作最终需要通过制作电路和测试完成的电路来实现。这篇文章描述了两个微带电路设计是如何使用各种不同工具开发，用电路板铣制设备快速制作，然后经过测量来验证设计方法的正确性。 样例中的设计是一个典型的带宽3.7到4.2GHz的发夹型滤波器和一个1到8GHz的定向耦合器，使用Schiffman锯齿技术减小尺寸。发夹型滤波器用Agilent ADS1.3软件设计和仿真，用Sonnet Lite软件进行平面EM分析。耦合器运用了基于设计规则的变换，有一个现存的阶梯线形式的耦合器设计来启动。 两个电路都是用LPKF光电股份有限公司的Protomat C100HF型设备制作出来的，使用HP(Agilent) 8753E网络分析仪获得测量结果。 2 设计样例 3.7到4.2GHz的发夹型滤波器 2.1 设计 这个滤波器设计用于在3.7到4.2GHz的带宽上获得一个平坦的响应。插入损耗和回波损耗在此频段优于16dB。这个滤波器用在下变频器输入端进行镜频抑制。该设计选用一个典型的发夹型滤波器，它将能满足设计要求的性能和尺寸。 滤波器由ADS1.3设计，图1是结果图样。当然，这是一个熟悉的发夹型结构。滤波器占用的面积约为500 x 1200 mils (0.5 x 1.2 in.)，包括用来保持恒定逻辑属性的发夹循环所需的足够面积。 图2是在ADS中的设计和优化结构。这个拓扑形是中心对称的，所以设计成两段，由一个“背靠背”结构连接。由于数学方面上的结构尺寸减小，计算时间被大大缩减。

有源带通滤波器设计

二阶有源模拟带通滤波器设计 摘要 滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应，常把能够通过信号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例，介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。 设计中用RC网络和集成运放组成，组成电路选用LM324不仅可以滤波，还可以进行放大。 关键字：带通滤波器 LM324 RC网络

目录 目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.2 解决方法 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)

微带低通滤波器的设计与仿真

微带低通滤波器的设计与仿真 分类：电路设计 嘿嘿，学完微波技术与天线，老师要求我们设计一个微带元器件，可以代替实验室里的元器件，小弟不才，只设计了一个低通滤波器。现把它放到网上，以供大家参考。 带低通滤波器的设计 一、题目 第三题：低通滤波器的设计 技术参数：f < 800MHz；通带插入损耗；带外100MHz损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm。 仿真软件：HFSS、ADS或IE3D 介质材料：介电常数εr = 2.65，板厚1mm 二、设计过程 1、参数确定：设计一个微带低通滤波器，其技术参数为f < 800MHz；通带插入损耗；带外100MHz损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm 。介质材料：介电常数εr = 2.65，板厚1mm。 2、设计方法：用高、底阻抗线实现滤波器的设计，高阻抗线可以等效为串联电感，低阻抗线可以等效为并联电容，计算各阻抗线的宽度及长度，确保各段长度均小于λ/8（λ为带内波长）。 3、设计过程： （1）确定原型滤波器：选择切比雪夫滤波器，?s = fs/fc = 1.82，?s -1 = 0.82及Lr = 0.2dB，Ls >= 30，查表得N=5，原型滤波器的归一化元件参数值如下： g1 = g5 = 1.3394，g2 = g4 = 1.3370，g3 = 2.1660，gL= 1.0000。 该滤波器的电路图如图1所示：

图1 （2）计算各元件的真实值：终端特性阻抗为Z0=50?，则有 C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*8*10^8*50) = 5.3293pF， C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*8*10^8*50) = 8.6182pF， L2 = L4 = Z0*g2/(2*pi*f0) = 50*1.3370/(2*3.1416*8*10^8) = 13.2994nH。（3）计算微带低通滤波器的实际尺寸： 设低阻抗（电容）为Z0l = 15?。 经过计算可得W/d = 12.3656，εe = 2.4437，则 微带宽度 W1 = W3 = W5 = W = 1.000*12.3656 = 12.3656mm， 各段长度l1 = l5 = Z0l*Vpl*C1 = 15* 3*10^11/sqrt(2.4437)*5.3293*10^-12 = 15.3412mm， l3 = Z0l*Vpl*C3 = 15* 3*10^11/sqrt(2.4437)*8.6182*10^-12 = 24.8088mm，

高可靠性发夹型带通滤波器的设计与制作_李艳江

第29卷第10期电子元件与材料V ol.29 No.10 2010年10月ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS Oct. 2010 高可靠性发夹型带通滤波器的设计与制作 李艳江，吴孟强，彭森，周晓华，张树人 （电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室 四川 成都 610054） 摘要: 依据微带发夹型带通滤波器的原理，进行了数学建模，并结合ADS2008的优化仿真功能对滤波器进行了优化设计。根据仿真结果，在高介电常数的陶瓷基板[MgTiO3-CaTiO3-Nd2O3，εr = 18，Q·f = 65 000（7 GHz），板厚度0.8 mm]上制作了中心频率f0 = 3.5 GHz、带宽为3.25~3.75 GHz的滤波器。经测试发现，制得的滤波器具有良好的端口反射特性，可靠性高，基本满足3.25~3.75 GHz频率范围内的特殊通讯要求。这表明本研究所用设计方法合理，适合于工程应用。 关键词:发夹型带通滤波器；微带线；ADS仿真设计 中图分类号: TN713 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2010）10-0054-04 Design and fabrication of hairpin bandpass filter with high reliability LI Yanjiang, WU Mengqiang, PENG Sen, ZHOU Xiaohua, ZHANG Shuren (State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China) Abstract: Mathematical models were established according to the principle of microstrip hairpin bandpass filter, and the design was then optimized using the simulation function of the software ADS2008. Based on the simulation results, microstrip hairpin bandpass filter, with a central frequency f0 = 3.5 GHz and a bandwith ranging from 3.25 GHz to 3.75 GHz, was fabricated on the high-permittivity ceramic substrate [MgTiO3-CaTiO3-CeO2, εr = 18, Q?f = 65 000(7 GHz)] with a thickness of 0.8 mm. The results show that the fabricated filter exhibits excellent port-reflection performance and high reliability, meeting the requirements of the special communication application iin the frequency band from 3.25 GHz to 3.75 GHz. This indicates that the design method is reliable and suitable for engineering applications. Key words: hairpin bandpass filter; microstrip; ADS simulation design 近年来，介质滤波器因具有体积小，损耗低、稳定性好和能承受高功率的特点，既广泛用于移动通信、卫星通信和电视电缆系统[1]，还用于特殊通信系统。这些装备除对滤波器的电性能提出高的标准外，还对其组装技术、可靠性等提出更高的要求。国内有人采用高介电常数微波陶瓷制作介质滤波器，但存在可靠性不高的弊端[2-3]。因此制造适应SMT的体积小，可靠性高的滤波器一直是有重要应用价值的研究课题。解决这个问题的有效途径是采用高品质因数、高介电常数、低温度系数的微波陶瓷来设计和制作。 钛酸镁是近年来在微波陶瓷领域应用广泛的介电材料，其介电常数εr为16~22，由于其原料丰富、成本低廉，引起了各国材料工作者的极大关注[4]。 笔者采用εr = 18的钛酸镁陶瓷作为基板材料来设计滤波器。由于微带带通滤波器具有设计简单、制作方便、体积小、成本低且便于集成等优点，在MIC和MMIC中得到广泛应用，所以笔者采用微带线结构设计和制作。和平行耦合线滤波器相比，发夹型带通滤波器具有紧凑的电路结构[5-8]。发夹型谐振器通过适当的耦合拓扑结构实现滤波，一方面，它是半波长耦合微带线滤波器的一种改良结构，其结构紧凑、尺寸较小而易于集成[5-6]；另一方面，其耦合线终端开路，无需过孔接地，消除了过地孔引 收稿日期：2010-07-05 通讯作者：李艳江 基金项目：四川省青年基金资助项目（No. JS0303001） 作者简介：吴孟强（1970－），男，四川崇州人，教授，主要从事微波材料与器件、能源材料与器件的研究，E-mail: mwu@https://www.wendangku.net/doc/8414937708.html, ； 李艳江（1983－），男，河北邯郸人，研究生，研究方向为微波射频电路及微波器件，E-mail: jinmi68@https://www.wendangku.net/doc/8414937708.html, 。 应用技术

带通滤波电路设计

带通滤波电路设计一．设计要求 （1）信号通过频率范围 f 在100 Hz至10 kHz之间； （2）滤波电路在 1 kHz 电路的幅频衰减应当在 的幅频响应必须在± 1 kHz 时值的± 3 dB 1 dB 范围内，而在 范围内； 100 Hz至10 kHz滤波 （3）在10 Hz时幅频衰减应为26 dB ，而在100 kHz时幅频衰减应至少为16 dB 。 二．电路组成原理 由图（ 1）所示带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较， 不难发现低通与高通滤波电路相串联如图（2），可以构成带通滤波电路，条件是低通滤波电路的截止角频率 W H大于高通电路的截止角频率 W L，两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。 V I V O 低通高通 图（ 1） 1 W H低通截止角频率 R1C1 1 W L高通截止角频率 R2C2 必须满足W L

│A│ O │A│ O │A│ O 低通 W w H 高通 W w L 带通 W W w L H 图（ 2） 三．电路方案的选择 参照教材 10.3.3 有源带通滤波电路的设计。这是一个通带频率范围为100HZ-10KHZ的带通滤波电路，在通带内我们设计为单位增益。根据题意，在频率低端f=10HZ 时，幅频响应至少衰减 26dB。在频率高端 f=100KHZ 时，幅频响应要求衰减不小于16dB。因此可以选择一个二阶高通滤波电路的截止频率fH=10KHZ,一个二阶低通滤波电路的fL=100HZ，有源器件仍选择运放 LF142，将这两个滤波电路串联如图所示，就构成了所要求的带通滤波电路。 由教材巴特沃斯低通、高通电路阶数n 与增益的关系知 A vf1 =1.586 ，因此，由两级串联的带通滤波电路的通带电压增益（Avf1 ） 2=（ 1.586 ）2=2.515, 由于所需要的通带增益为0dB, 因此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻R1、 R2组成的分压器。

带通滤波器设计步骤

带通滤波器设计步骤 1、根据需求选择合适的低通滤波器原型 2、把带通滤波器带宽作为低通滤波器的截止频率，根据抑制点的频率距离带通滤波器中心频点距离的两倍作为需要抑制的频率，换算抑制频率与截止频率的比值，得出m 的值，然后根据m 值选择低通滤波器的原型参数值。 滤波器的时域特性 任何信号通过滤波器都会产生时延。Bessel filter 是特殊的滤波器在于对于通带内的所有频率而言，引入的时延都是恒定的。这就意味着相对于输入，输出信号的相位变化与工作的频率是成比例的。而其他类型的滤波器（如Butterworth, Chebyshev,inverse Chebyshev,and Causer ）在输出信号中引入的相位变化与频率不成比例。相位随频率变化的速率称之为群延迟（group delay ）。群延迟随滤波器级数的增加而增加。 模拟滤波器的归一化 归一化的滤波器是通带截止频率为w=1radian/s, 也就是1/2πHz 或约0.159Hz 。这主要是因为电抗元件在1弧度的时候，描述比较简单，XL=L, XC=1/C ，计算也可以大大简化。归一化的无源滤波器的特征阻抗为1欧姆。归一化的理由就是简化计算。 Bessel filter 特征：通带平坦，阻带具有微小的起伏。阻带的衰减相对缓慢，直到原理截止频率高次谐波点的地方。原理截止频率点的衰减具有的经验公式为n*6dB/octave ，其中，n 表示滤波器的阶数，octave 表示是频率的加倍。例如，3阶滤波器，将有18dB/octave 的衰减变化。正是由于在截止频率的缓慢变化，使得它有较好的时域响应。 Bessel 响应的本质截止频率是在与能够给出1s 延迟的点，这个点依赖于滤波器的阶数。 逆切比雪夫LPF 原型参数计算公式（Inverse Chebyshev filter parameters calculate equiations ） ) (cosh )(cosh 11Ω=--Cn n 其中 1101.0-=A Cn , A 为抑制频率点的衰减值，以dB 为单位；Ω为抑制频率与截止频率的比值 例：假设LPF 的3dB 截止频率为10Hz,在15Hz 的频点需要抑制20dB,则有： 95.91020*1.0==Cn ；Ω=15/10=1.5 1.39624.0988.2) 5.1(cosh )95.9(cosh 11===--n ,因此，滤波器的阶数至少应该为4

平行耦合微带带通滤波器设计

研 究 生 课 程 论 文 (2015-2016学年第一学期) 射频电路分析与设计 研究生：

说明 1、课程论文要有题目、作者姓名、摘要、关键词、正文及参考文献。论文题目由研究生结合课程所学内容选定；摘要500字以下，博士生课程论文要求有英文摘要；关键词3～5个；参考文献不少于10篇，并应有一定的外文文献。 2、论文要求自己动手撰写，如发现论文是从网上下载的，或者是抄袭剽窃别人文章的，按作弊处理，本门课程考核成绩计0分。 3、课程论文用A4纸双面打印。字体全部用宋体简体，题目要求用小二号字加粗，标题行要求用小四号字加粗，正文内容要求用小四号字；经学院同意，课程论文可以用英文撰写，字体全部用Times New Roman，题目要求用18号字加粗；标题行要求用14号字加粗，正文内容要求用12号字；行距为2倍行距（方便教师批注）；页边距左为3cm、右为2cm、上为 2.5cm、下为2.5cm；其它格式请参照学位论文要求。 4、学位类别按博士、硕士、工程硕士、MBA、MPA等填写。 5、篇幅、内容等由任课教师提出具体要求。

基于ADS设计平行耦合微带线带通滤波器 摘要：介绍了平行耦合微带线带通滤波器设计的基本原理，使用安捷伦公司的ADS电磁仿真软件具体设计了一个通带范围为4.8GHz至5.2GHz的一个带通滤波器。该带通滤波器的通带内的插入损耗低于3dB,相对相速度是真空中电磁波传播速度的60%，2倍的归一化频率处的衰减低于50dB,输入输出阻抗均设置成了50 ，设计达到了给定的指标要求。 关键词：ADS 带通滤波器平行耦合微带线 一、平行耦合微带线带通滤波器的基本原理：

带通滤波器设计实验报告

电子系统设计实践 报告 实验项目带通功率放大器设计学校宁波大学科技学院 学院理工学院 班级12自动化2班 姓名woniudtk 学号12******** 指导老师李宏 时间2014-12-4

一、设计课题 设计并制作能输出0.5W功率的语音放大电路。该电路由带通滤波器和功率放大器构成。 二、设计要求 （1）电路采用不超过12V单（或双）电源供电； （2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz，滤波器阶数不限；增益为20dB； （3）最大输出额定功率不小于0.5W，失真度<10%（示波器观察无明显失真）；负载（喇叭）额定阻抗为8?。 （4）功率放大器增益为26dB。 （5）功率放大部分允许采用集成功放电路。 三、电路测试要求 （1）测量滤波器的频率响应特性，给出上、下限截止频率、通带的增益； （2）在示波器观察无明显失真情况下，测量最大输出功率 （3）测量功率放大器的电压增益（负载：8?喇叭；信号频率：1kHz）； 四、电路原理与设计制作过程 4.1 电路原理 带通功率放大器的原理图如下图1所示。电路有两部分构成，分别为带通滤波器和功率放大器。 图1 滤波器电路的设计选用LM358双运放设计电路。LM358是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。高输入阻抗使得运放的输入电流比较小，有利于增大放大电路对前级电路的索取信号的能力。在信号的输入的同时会不可避免的掺杂着噪声和温漂而影响信号的放大，因此高共模抑制比、低温漂的作用尤为重要。 带通滤波器的设计是由上限截止频率为3400HZ的低通滤波器和下限截止频率为300HZ 的高通滤波器级联而成，因此，设计该电路由低通滤波器和高通滤波器组合成二阶带通滤波器（巴特沃斯响应）。 功率放大电路运用LM386功放，该功放是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。 4.2电路设计制作 4.2.1带通滤波电路设计 （1）根据设计要求，通带频率为300HZ~2.4KHZ，滤波器阶数不限，增益为 20dB，所以采取二阶高通和二阶低通联级的设计方案，选择低通放大十倍。高通不放大。

滤波器设计流程

滤波器设计流程(TUMIC) 实验要求: 用 =9.6，h=0.5mm的基板设计一个微带耦合线型的带通滤 r 波器，指示如下：中心频率 f=5.5GHz； 实验步骤： 1．计算阶次： 按照教材P109的计算步骤，仍然选用0.1db波纹的切比雪夫低通原型。根据中心频率、相对带宽和要求的阻带衰减条件，我们可得出最后n＝4。 2．用TUMIC画出拓扑图： 因为TUMIC里没有对称耦合微带线，所以我们采用不对称耦合微带线 将两个宽度设为相同，即实现对称耦合微带线的作用。如图所示：

在每个耦合微带线的2、4两个端口，我们端接微带开路分支，将微带部分的长度设置为很小，而宽度设置为与端接的耦合微带线相同即可，即此部分微带基本不产生作用。如图： 因为n＝4，我们采用5个对称耦合微带线。可知它们是中心对称的，即1和5，2和4为相同的参数。在每两段耦合微带线连接处，因为它们的宽度都不相同，所以我们需要采用一个微带跳线来连接，如图：

注意：有小蓝点的一端为1端口，另一端为2端口。 参数设置如下图： 条件中，要我们设计两端均为50欧姆的微带线。我们用此软件本身带有的公式计算出它的设计值即可。不过要注意一点，我们需在设置好基片参数(见后面)的情况下再进行计算。如图：

最后在两端加上端口，并标注1，2端口。如图： 3．参数设置： ⑴基片设置：即按设计要求里的 和h进行设置。如图： r

⑵变量设置： 上面讲到我们实际上是使用三组耦合微带线，即有三组参数。考虑每个对称耦合微带线都有w(宽度)，s(间距)，l(长度)三个参数。我们进行设计的目的就是通过计算机优化得到我们需要的这些参数的值，所以在这里，我们要将这些参数设置为变量。如图：

发夹型滤波器的设计

发夹型滤波器的设计 O 引言 在过去的十年中，由于无线个人通信及其他可移动接收机和发射机应用的迅猛增长为低损耗、小尺寸、重量轻且价格低廉的滤波器形成了一个重要的市场，这为微波滤波器的发展创造了很好的契机。微波滤波器作为系统中广泛使用的无源器件之一，它的性能好坏将直接影响到整个系统的优劣，而微带滤波器则因其重量轻、成本低、易加工更被看重。微带滤波器常采用的形式有发夹型、平行耦合线、梳状线、交指型和微带类椭圆函数滤波器等。但是不同形式的滤波器往往存在着各自的缺陷。例如平行耦合线滤波器由于各平行耦合节在一个方向上级联，故尺寸较大；梳状线滤波器和交指滤波器则需要过孔接地，这样在高频情况下就会不可避免的引入误差；椭圆函数滤波器的设计过程比较复杂，较难实现；而发夹型谐振器通过适当的耦合拓扑结构实现的滤波器，一方面，它是半波长耦合微带线滤波器的一种改良结构，结构比较紧凑，易于集成、尺寸较小；另一方面，其耦合线终端开路，无需过孔接地，这消除了过地孔引入的误差。因此，它具有更好的电性能，因而在微波平面电路的设计中有着良好的应用前景。 本文所研究的就是微带发夹型滤波器，根据微带滤波器设计的基本原理，并利用ADS在微带滤波器设计中的优化仿真功能，通过设计一个通带为1．70～1．80G的带通滤波器，详细论述了微带发夹型滤波器的通用设计方法。 l 发夹滤波器的综合设计 1．1 谐振单元的奇偶模阻抗 发夹型滤波器以开路式对称耦合微带单元级联而成，，其A矩阵为： 其等效电路图1(b)的A矩阵为： 式中，耦合谐振器带通滤波器的导纳倒置器的导纳J为： 其中，gi为低通原型滤波器元件值，FBW为滤波器相对带宽。 1．2 谐振器的耦合系数 耦合系数的计算精确与否直接关系到滤波器设计是否成功。因此，设计滤波器时，必须完成耦合系数的计算。两个发夹型谐振器之间的耦合根据谐振器放置的相对位置可分为电耦合、磁耦合和混合耦合三种情况，。谐振器的间距s和相对位置偏移d决定了耦合系数的大小。 谐振器之间的耦合系数K可按下列式(5)进行计算： fp1和fp2是当两个谐振器间的中心面分别被定义为电壁和磁壁时的谐振频率。 实际应用中，对于级联型滤波器，计算相邻谐振器间耦合系数一般使用下面的通用计算公式： 1．3 抽头位置的确定 抽头线发夹谐振器，当忽略发夹型谐振器两臂间自耦合的影响，可以得到其等效电路。 抽头位置l可由式(7)结合发夹谐振器的外部耦合系数式(8)是来确定。