基于ads的平行耦合微带线带通滤波器的设计

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1、基于ADS的平行耦合微带线带通滤波器的设计摘耍：本文介绍了平行耦合微带线带通滤波器的电路结构，阐述了设计带通滤波器的方法，最r;给出了相对带宽为1()%的滤波器设计的实例及仿真分析结果，证明了该方法的可行性和便捷性。关键词：ADS;微带线；带通滤波器；优化0引言微带滤波器具柯小型化、高性能、低成木等优点，在射频电路系统设计屮得到广泛的成川。其主要技术指标包拈传输特性的插入损耗及回波损耗，通带内的相移与群吋延，寄屯通带等参数。传统的设计方法是通过经验公式和查表来求得相叉参数，方法繁琐H精度不高。近年来，随着射频CA

2、D软件的不断发展，微带滤波器的设计也进入/一个全新的阶段。借助CAD软件可以避开复杂的现论计算，进一步精确和调整设计参数，确保设计出的滤波器特性符合技术要求。本文通过ADS软件对〒行耦合微带线带通滤波器进行优化仿真设计，证明了该方法的可行性和便捷性。1微带带通滤波器的理论设计方法1.1微带带通滤波器主要指标和基本设计思想微带滤波器的主要技术指标包括以下几个：(1)通带边界频率与通带内衰减、起伏，以及阻带边界频率与阻带衰减；(2)通带的输入电压驻波比；(3)通带闪的相移与群时延；(4)寄生通带，它足由于分布参数传输

3、线的周期性频率特性引起的，即离设计通带一定处乂产生了通带。微波带通滤波器应用广泛，结构多样，但以微带线实现带通滤波器的结构种类冇限，为此，木文以平行耦合微带线为例来设计微带带通滤波器。由于单个带通滤波器单元不能提供良好的滤波响应及陡峭的通帯-肌带过渡，而通过级连基本的帶通滤波器单元则可以得到高性能的滤波效果。图1所示是一种多节耦合微带线带通滤波器的结构示意图，这种结构不要求对地连接，因而结构简单，易于实现，这是一种应用广泛的滤波器。整个电路可以印制在很薄(小于lmm)的介质基片上；其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟，

4、仴采川高介电常数的介质基片则可使线上的波长比自由空叫缩小几倍；此外，整个微带电路元件共用一个接地板，且只需山导体带条构成电路阁形，因而结构大为紧凑，大大减小了其体积和熏鲎。多节耦合微带线带通滤波器的结构示意图阁1多节耦合微带线带通滤波器的结构示意阁N+11.2平行耦合微带线带通滤波器的理论设计方法1.2.1平行耦合微带通滤波器单元特性平行耦合微带线带通滤波器的菽木单元如阁1所示。每条微带线的宽度为W，微带之间的距离为S,相互耦合部分的长度为L。单个X/4长平行耦合微带线单元具奋典型的带通滤波器的特性，但不能提供良

5、好的滤波器响应及陡峭的通带到肌带的过渡。如來将多个耦合微带线单元级联可构成高性能的带通滤波器，具冇良好的滤波特性。1.2.2设计少骤(1)选择标准低通滤波器参数。根据需要的袋减和波纹,通过查表选择介适的标准低通滤波器参数^0,^1,^2SnSn+(2)根据上边频和下边频，确定滤波器相对带宽A。(3)根据相对带宽确定耦合微带线各节偶模和奇模的特性PIL抗n，n+l2()i.i+1=7T^8h8,i+]Z0=(i从1到n-1)Z(，ZO[1+JZO+(JZO)2](5)Z0o=Z0[l-7Z0+(7Z0)2]⑹其

6、屮下标f，/+l表示耦合段单元，Z0取50Q，是滤波器输入、输出端口的传输线特性阻抗。(4)确定微带线的实际尺寸。根裾得到的各节微带线的奇模特性阻抗和偶模特性阻抗，传统的方法是通过査表计算得到其几何尺寸，本文是利用ADS自带的LineCale工M•计算其实际几何尺寸。2基于ADS的平行耦合微带线带通滤波器设计实例2.1设计指标(1)带通滤波器中心频率2GHz;(2)通带1.9-2.1GHz；(3)通带内衰减小于2dB，起伏小于ldB，端口反射系数小于-15dB;(4)1.7GHz以下及2.3GHz以上衰减人于20

7、dB，通带内输入驻波比小于2dB;(5)微带线®板的厚度选为0.8mm，蕋板的相对介电常数选为4.3。2.2ADS的设计及优化根裾1.7GHz频率点的袞减人于20dB的要求可以确定低通原型滤波器的阶数:首先将1.7GHz这个频率转换到归一化低通形式(叫.=1):这个值迕罔上横向标度是:——1=

8、-3.26

9、-1=2.26,0)C查表得滤波器的阶数Ninin=3,带内波(^()1<1.72)一0.1<21.7J69—>△=-3.26纹为0.5dB的Chebyshev滤波器原型参数为：仏=1.5963,=1.096

10、7,=1.5963,AzArhOGOO。利用公式⑸和⑹求出平行耦合微带线的奇模、偶模特性肌抗，计算结果如表1所示。nz(人4410.313739.270.620.118744.856.630.118744.856.640.313739.270.6表1耦合微帯线的奇模、偶模特性肌抗利用ADS软件进行优化设计，在ADS原理图板块屮选择Mcfil、MLIN及MSUB等元件模拟微