平行耦合微带线带通滤波器设计仿真和测试

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1、平行耦合微带线带通滤波器设计仿真和测试　　摘要：在ADS软件的辅助下，设计出了一种应用于11GHz频段数字微波传输系统室外单元，中心频率为11GHz，带宽为1.5GHz的平行耦合微带线带通滤波器，并进行了实物测试，测试的[S]参数与仿真优化结果及指标要求吻合较好。关键字：ADS；平行耦合微带线；带通滤波器；[S]参数中图分类号：TN713?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）23?0078?03Designsimulationandmeasurementoftheparallelcoupledm

2、icrostripbandpassfilterXUCong，TANGXing（WuhanResearchInstituteofPostsandTelecommunications，Wuhan430070，China）Abstract：WiththeaidofADS（AdvancedDesignSystem），aparallelcoupledmicrostripbandpassfilterisdesigned，whichcanbeappliedinODUofdigitalmicrowavetransmissionsys

3、temwith11GHzfrequencyband.Thecentrefrequencyofthefilter9is11GHz，thebandwidthis1.5GHz.Theobjectwastestedandtheperformanceof[S]parameteragreewellwiththeresultsofthesimulationoptimizationandthedesignindexes.Keywords：ADS；parallelcoupledmicrostrip；bandpassfilter；[S]

4、parameter0引言近年来，随着无线通信技术的高速发展，微波射频器件得到了越来越多的应用。滤波器是选择有用信号，抑制无用信号的器件，高频滤波器作为微波射频系统中常用的无源器件之一，其性能好坏直接影响整个系统的性能。微带滤波器具有体积小、性能好、成本低等特点，在微波射频电路系统中得到了广泛的应用。1基本原理微带滤波器中最常用的就是耦合微带线滤波器，它由平行的耦合线节相连组成，构成谐振电路。平行耦合微带传输线由两个平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，使得射频

5、信号通过，阻断低频信号，因此，这种两条平行的微带线就被用来构成带通滤波器单元。9由于单个带通滤波器单元不能提供良好的频率特性，工程应用中经常采用多个耦合线段级联的形式构成带通滤波器。一个典型的微带滤波器结构如图1所示，图2为其等效电路。图1典型的微带滤波器结构图2滤波器等效电路2设计实现2.1设计参数用于11GHz数字微波传输系统室外单元（ODU）的微带带通滤波器频率已经达到了微波频段，实际仿真及制作起来难度较大，对PCB板材要求也比较高。本文详细介绍了设计微波频段滤波器的方法，最后给出滤波器测试[S]参数与仿真优化

6、结果进行对比。11GHz滤波器具体设计指标如下：（1）带内波动1dB；（2）对8.8GHz以下衰减不小于50dB，对12.6GHz以上衰减不小于30dB；（3）中心频率为11GHz，10.38GHz≤3dB带宽≤11.62GHz；（4）输入输出阻抗均为50Ω。2.2仿真设计不同材料的印刷电路板的介电常数是不同的，从而使计算得到的耦合微带线的参数也不一致。PCB板具体参数如下：基板厚度[H]为209mil；基板相对介电常数Er为3.66；磁导率Mur为1；金属电导率为1.0E+50；封装高度Hu为（3.9E+34）mi

7、l；金属层厚度为0.035mm。根据设计指标和归一化频率公式（1），选择[n=4]的3dB波纹切比雪夫低通原型滤波器，查表可得对应的低通滤波器原型的元件参数为：[g1=3.4389；g2=][0.7483；][g3=4.3471；g4=0.5920；g5=5.8095。][Ω=ωcωU-ωLωωc-ωcω]（1）利用低通滤波器原型的元件参数和BW可以确定带通滤波器耦合传输线的奇模和偶模特征阻抗：[ZOi，i+1=ZO1-ZOJi，i+1+ZOJi，i+12]（2）[ZEi，i+1=ZO1+ZOJi，i+1+ZOJi，

8、i+12]（3）其中：[J0，1=1ZOπBW2g0g1；Ji，i+1=1ZOπBW2gigi+1；JN，N+1=][1zOπBW2gNgN+1。]由上面式子计算得到相应的奇模和偶模特征阻抗，见表1。表1耦合微带线的奇模、偶模特性阻抗Ω[[i]＼&0＼&1＼&2＼&3＼&4＼&[ZOi，i+1]＼&41.2305＼&45.0901＼&45.57