微帶線帶通濾波器的設計

摘 要：文章從帶通濾波器出發，闡述了帶通濾波器的工作原理和設計過程。以此為基礎借助ADS仿真軟件設計微波濾波器，并結合設計方法，根據給定的濾波器技術指標，確定濾波器類型、最佳級數和結構，給出了一個帶通濾波器的設計實例。仿真結果表明此方法簡單可行，滿足工程設計要求。

關鍵詞：帶通濾波器；仿真；ADS；平行耦合線

引言

在微波通信系統中，微帶線帶通濾波器以其結構小、集成性強等優勢成為各種微波產品中的常用重要器件。隨著微波技術的發展，微帶濾波器的種類日益增多。它們性能各異，設計方法也有所不同，近年來微波系統的設計越來越復雜，對微波濾波器的指標要求也越來越高，傳統的設計方法已經不能滿足設計的需要，ADS（Advanced Design System），是安捷倫公司推出的一套電路設計軟件。是一個己被廣大電子工程設計師們所接受和喜愛，功能十分強大的EDA軟件系統。結合 ADS 軟件能夠在保證精度的前提下縮短設計周期、降低設計成本，降低電路的調試測量工作量，提高設計效率。使用ADS仿真軟件進行微波元器件等設計已經成為微波電路設計及優化的必然趨勢。

1 濾波器設計原理

對于不同結構的濾波器，均為從一系列信號中分離出所需要的頻率。由此，所有電路均可以用網絡參數的形式來反映輸入端和輸出端的關系。根據濾波器理論，所有類型的濾波器均可映射成歸一化的低通濾波器[1]。因此帶通濾波器的設計可以先從設計歸一化低通濾波器開始，然后再映射成帶通濾波器，映射如圖1所示.圖中橫坐標以分貝為單位，LA為衰減度，Lr為通帶內最大衰減度。？棕'1為歸一化截止頻率，當歸一化頻率大于？棕'1時為阻帶反之為通帶。圖中的變量關系為：？棕'/？棕'1映射成[？棕/？棕0-？棕0/？棕]/？贅，其中： ？棕0為帶通濾波器的中心頻率；？贅為帶寬比，定義為？贅=（？棕2-？棕1）/？棕0。在此轉換過程中，低通濾波器中的L和C分別和帶通濾波器中的L-C串聯諧振回路、L-C并聯諧振回路有對應關系。

2 微帶線帶通濾波器設計與優化

假設濾波器的設計指標為：特性阻抗50Ω，通帶范圍為9-10GHz，阻帶范圍為<8 GHz或>11 GHz，帶內波紋指數為0.ldB，阻帶最小衰減為36dB。根據帶通濾波器設計的原理，先計算歸一化低通濾波器參數，再映射到帶通濾波器。經過查表確定濾波器節數為4階。查表可知波紋0.1dB的四階切比雪夫濾波器歸一化參數標準為：g1=1.1088，g2=1.3062，g3=1.7704，g4=0.8181，g5=1.3554。則四階切比雪夫低通原型電路圖2所示，其中g0為源內電導，g5為負載電阻值。

3 結論

在使用 ADS仿真軟件設計平行耦合微帶濾波器時，可以看到，使用ADS輔助設計方法理論計算簡單，設計過程快速靈活，只需調整少量參數就可完成設計，可方便、快速地對微波元件及電路進行仿真分析，除本文涉及的平行耦合微帶濾波器外，還可對其他介質、結構的濾波器設計也具有一定工程實用及參考價值。

參考文獻

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