实验四-微波射频带通滤波器设计课件.ppt

《实验四-微波射频带通滤波器设计课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验四射频滤波器设计、仿真与测试一、滤波器原理通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性：1.1滤波器的技术指标中心频率通带最大衰减阻带最小衰减通带带宽插入损耗：群时延带内纹波：回波损耗、驻波比。1.2插入衰减法设计滤波器1.2.1理想工作衰减频率响应1.2.1工作衰减频率响应函数1.2.2优化函数（低通）(1).最平坦响应(Butterworth)阻带衰减：(2).等波纹响应(Chebyshevpolynomial)阻带衰减：1.3滤波器的设计步骤（1）由衰减特性综合出低通原型（2）再进行频率变换，变换成所设计的滤波器类型（3）计算滤波器电路元件值（4）微

2、波结构实现电路元件，并用微波微波仿真软件进行优化仿真。1.4滤波器的低通原型设计中都采用表格而不用繁杂的计算公式。低通原型电路结构1.巴特沃士：2.切比雪夫:1.5滤波器的四种频率变换1、低通滤波器与低通原型的变换频率变换等衰减变换变换后在对应频率点上衰减量不变，须对应的元件值在两种频率下的具有相同的阻抗，即：2、高通滤波器与低通原型的变换频率变换等衰减变换电感=〉电容电容=〉电感3、带通滤波器与低通原型的变换频率变换等衰减变换电感=〉串联谐振电容=〉并联谐振4、带阻滤波器与低通原型的变换频率变换等衰减变换电感=〉并联谐振电容=〉串联谐振低通变换：高通变

3、换：带通变换：带阻变换：二、集总参数滤波器例：设计一L-C切比雪夫型低通滤波器,截止频率为75MHz,通带内衰减为3dB,波纹为1dB,频率大于100MHz,衰减大于20dB，Z0=50Ω。（1）确定指标:特性阻抗Z0=50Ω,截止频率fc=75MHz,阻带边频fs=100MHz,通带最大衰减LAr=3dB,阻带最小衰减LAs=20dB。（2）计算元件级数n：n取最接近的整数,则n=5（3）查表求原型元件值gi,低通变换：（4）计算实际元件值（5）画出电路结构，进行电路仿真据设计指标参数，使用ADS中的滤波器设计向导工具自动生成滤波器电路例2：设计一个L

4、-C切比雪夫型带通滤波器,中心频率为75MHz,3dB带宽为10MHz,波纹为1dB,工作频带外75±15MHz的衰减大于30dB,Z0=50Ω。（1）确定指标:特性阻抗：Z0=50Ω上通带边频：f1=75+5=80MHz下通带边频：f2=75-5=70MHz上阻带边频：fXU=75+15=90MHz下阻带边频：fXL=75-15=60MHz通带内最大衰减：LAr=3dB阻带最小衰减：LAs=30dB（2）计算相关参数（3）计算元件节数nn取整数3（4）查表得原型元件值gi（5）带通变换（6）画出电路，进行仿真三、分布参数滤波器1

5、、Richard变换—短截线实现L、C2、高、低阻抗线—实现串联L、并联C，设计LPF串联高、低阻抗线低通滤波器3、Kuroda恒等式(变换)设计LPF若采用高低阻抗线法，对传输线的制造有较高的要求，才能得到较理想的近似L、C；若采用短路线和开路线实现L、C，实际串联短路线无法制造。这些问题可用Kuroda恒等式来设计解决。将并(串)联短截线变换为串(并)联短截线短截线间用l=/8的附加传输线(单位元件)连接。(冗余设计、物理上分隔元件)将不易实现的特性阻抗传输线变换为易实现的特性阻抗传输线。如图示：并联开路线的特征阻抗为Z2，与其相连传输线的特征阻抗

6、为Z1。那么它可等效为一特征阻抗为Z1/n2的串联短路线与特征阻抗为Z2/n2传输线的串联。设计一个三阶微带低通滤波器,fc=4GHz,通带波纹为0.1dB,阻抗Z0=50Ω。1.确定电路原型2.用Richard变换定Z03.Kuroda恒等式(变换)4.反归一化)4.平行耦合微带线实现BPF、BSF耦合微带线开路：端口4全输出1.确定电路原型3.查表、曲线或近似公式计算导带的宽度和耦合缝宽耦合微带线实现BPF的设计过程：平行耦合谐振单元带通滤波器同轴腔体低通滤波器（1）三节低通原型元件值为:g0=g4=1,g1=g3=1.0316,g2=1.1474。

7、（2）进行低通变换微带基板参数：Er=10.8H=1.27mmT=0.035mmtanD=0.001cond=5.86e7；用ADS微带线计算工具计算微带线的参数。特征阻抗24Ω50Ω93Ω微带线宽W3.9mm1.1mm0.16mm（4）高、低阻抗线的物理长度可以由以下公式得到：（5）建模仿真作业：对下面结构的微带支节低通滤波器的两种设计进行原理图和版图仿真，并分析其特性。考虑终端效应的终端开路微带分支线控件：微带线控件：例二、设计一平行耦合线带通滤波器，其设计指标为：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3

8、GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。在工具栏中选择耦合线、微