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1、2009年9月西安邮电学院学报Sep.2009第14卷第5期JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONSVol114No15基于ADS的微带低通滤波器的实现黄玉兰(西安邮电学院电子与信息工程系,陕西西安710121)摘要:基于ADS实现了微带低通滤波器。当频率达到或接近GHz时,滤波器通常由分布参数元件构成,本文给出了采用微带短截线实现分布参数低通滤波器的方法,并用ADS得到符合技术指标的微带低通滤波器版图。关键词:低通滤波器;微带线;ADS中图分类号:TN927文献标识码:A文章编号:1007
2、-3264(2009)05-0009-04引言1由集总元件低通滤波器变换为分布当频率不高时,集总元件滤波器工作良好,但当参数低通滤波器频率达到或接近GHz时,滤波器通常由分布参数元件构成,这是由于两个原因造成的,其一是频率高时由传输线理论可以知道,终端短路和终端开路电感和电容应选的元件值过小,由于寄生参数的影传输线的输入阻抗具有纯电抗性,利用传输线的这响,如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数一特性,可以实现集总元件到分布参数元件的变换,[5]元件,其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺这一变换称为理查德(Richards)变换。为得到在寸相近,滤波器
3、元件之间的距离不可忽视,需要考虑实际上更容易实现的滤波器,需要将串联短截线变[3-4]分布参数效应。换为并联短截线,并需要将短截线在物理上分开,这分布参数滤波器的种类很多,本文讨论的分布[5]一变换称为科洛达(Kuroda)规则。参数低通滤波器采用微带短截线实现,本文将给出1.1利用理查德变换将集总元件转换为分布参数由集总元件低通滤波器变换为分布参数低通滤波器元件的方法,并采用ADS软件对微带低通滤波器进行仿当传输线的长度为l=λ0/8时,通过理查德变真,给出符合技术指标的微带低通滤波器版图。换,终端短路的一段传输线,可以等效为集总元件的ADS(Adva
4、ncedDesignSystem)软件由美国安电感,等效关系为捷伦(Agilent)公司开发,是当前射频和微波电路设πjXL=jωL=jZ0tanΩ=SZ0(1)计的首选工程软件,可以支持从模块到系统的设计,4式(1)中能够完成射频和微波电路设计、通信系统设计和射[1-2]πf频集成电路设计。该软件功能强大,仿真手段S=jtanΩ,Ω=(2)4f0丰富多样,可以实现包括时域和频域、数字和模拟、终端开路的一段传输线,可以等效为集总元件线性和非线性以及电磁等多种仿真手段,并可以对的电容,等效关系为设计结果进行分析和优化,从而大大提高了复杂电π路的设计效率,是
5、当今业界最流行的射频和微波电jBC=jωC=jY0tan4Ω=SY0(3)路系统的设计工具。本设计微带短截线低通滤波器的通带频率范围选为0GHz到4GHz,通带内波纹选为小于3.1dB,收稿日期:2009-05-06作者简介:黄玉兰(1964-),女,山东沂水人,西安邮电学院电子与信息工程系副教授。·10·西安邮电学院学报2009年9月在6GHz时衰减大于25dB,满足上述技术指标的分布参数滤波器如图1所示,图中短截线的特性阻抗为归一化值。图2科洛达规则2微带低通滤波器原理图微带线基板的厚度选为2mm,基板的相对介电常数选为2.3,系统特性阻抗选为50Ω
6、,可以计算出微带低通滤波器的尺寸如下。◆特性阻抗为50Ω传输线的宽度为W=5.图1集总元件变换成短截线的低通电路974mm。1.2利用科洛达规则将串联短截线转换为并联短截线科洛达规则是利用附加的传输线段,将串联短截线变换为并联短截线,从而得到在实际上更容易实现的滤波器。在科洛达规则中附加的传输线段称为单位元件,单位元件是一段传输线,当f=f0时这段传输线长为λ图3并联短截线构成的低通电路/8,单位元件的ABCD矩阵为◆单位元件1的宽度W=0.0796mm、长度LcosβljZUEsinβl=7.268mm。AB=jsinβl◆单位元件2的宽度W=0.07
7、96mm、长度LCDcosβlZUE=7.268mm。1ZUES◆终端开路的微带线1宽度W=3.920mm、长1=S(4)1-S21度L=6.759mm。ZUE◆终端开路的微带线2宽度W=3.405mm、长度L=6.790mm。式(4)中ZUE为单位元件的特性阻抗。科洛达规则◆终端开路的微带线3宽度W=3.920mm、长如图2所示。度L=6.759mm。利用科洛达规则,可以将图1所示的串联短截微带低通滤波器的原理图如图4所示。线转换为并联短截线,如图3所示,图中短截线的特性阻抗为归一化值。图4微带低通滤波器原理图对微带低通滤波器的原理图进行S参数仿真,可
8、以得到S21参数,如图5所示。第5期黄玉兰:基于ADS的微带低通滤波器的实现·1
