平行耦合线滤波器的设计
基于接地平行耦合线的带通滤波器设计
基于接地平行耦合线的带通滤波器设计接地平行耦合线（Grounded Parallel Coupled Line，GPCL）是一种常用的微带线结构，它由两条平行的微带线通过一定的距离耦合在一起，并且其中一条微带线与地面相连。
GPCL具有许多优点，如低损耗、高品质因数、宽带宽等，因此在微波电路设计中得到了广泛应用。
本文将介绍基于GPCL的带通滤波器设计。
一、GPCL的基本原理GPCL的基本结构如图1所示。
其中，两条平行的微带线之间通过一定的距离d 耦合在一起，其中一条微带线与地面相连。
当信号从输入端口进入GPCL时，它会在两条微带线之间产生电磁耦合，从而形成一种新的传输模式，即共模模式和差模模式。
共模模式是指两条微带线上的信号同相位，而差模模式是指两条微带线上的信号反相位。
在GPCL中，共模模式和差模模式的传输速度不同，因此可以通过调整两条微带线之间的距离d来控制它们之间的电磁耦合程度，从而实现不同的滤波特性。
图1 GPCL的基本结构二、带通滤波器的设计带通滤波器是一种可以通过滤除低频和高频信号来选择特定频率范围内信号的电路。
在GPCL中，带通滤波器可以通过调整两条微带线之间的距离d来实现。
具体来说，当两条微带线之间的距离d足够小时，共模模式和差模模式的传输速度几乎相同，因此它们的相位差也很小，从而导致它们之间的电磁耦合程度很弱。
因此，当信号通过GPCL时，它会主要沿着一条微带线传输，而另一条微带线上的信号几乎不会产生影响，因此可以实现带通滤波的效果。
下面以一个具体的例子来说明如何设计一个基于GPCL的带通滤波器。
假设需要设计一个中心频率为2GHz，带宽为200MHz的带通滤波器，其电路图如图2所示。
其中，L1和L2是微带线的长度，W1和W2是微带线的宽度，S是微带线与地面之间的距离，d是两条微带线之间的距离，C1和C2是微带线与地面之间的电容。
图2 基于GPCL的带通滤波器电路图首先，需要确定微带线的特性阻抗Z0和介质常数εr。
三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计
三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计一、简介在现代通信系统中，滤波器是一种非常重要的电子设备，它可以帮助我们过滤掉不需要的信号，从而提高通信质量。
而三线平行耦合线宽带带通滤波器是一种常见的滤波器类型，它具有宽带特性和良好的通频特性，被广泛应用于各种通信系统中。
在本文中，我们将深入探讨三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计原理、特性及相关内容。
二、设计原理三线平行耦合线宽带带通滤波器是由三根平行的传输线构成的，并通过对这三根传输线进行合适的设计和耦合，可以实现对特定频率范围内信号的带通滤波。
在设计过程中，需要考虑传输线的长度、宽度、间距等参数，以及三根传输线之间的耦合方式和大小。
通过合理调整这些参数，可以实现对特定频率范围内信号的传输和过滤，从而实现滤波器的设计目的。
三、特性分析三线平行耦合线宽带带通滤波器具有以下特性：1. 宽带特性：由于设计方式和结构特点，该类型滤波器具有较宽的通频带宽度，可以覆盖较广的频率范围，适用于多种信号传输和滤波需求。
2. 高性能：在适当的设计条件下，三线平行耦合线宽带带通滤波器可以实现较高的传输性能和滤波效果，保证传输信号的质量和稳定性。
3. 调节灵活：通过调整传输线的参数和耦合方式，可以实现对滤波器的频率特性和带宽特性的调节，满足不同应用场景下的需求。
四、设计步骤1. 确定滤波器的工作频率范围和带宽要求2. 计算传输线的长度、宽度和间距等参数3. 选择合适的传输线材料和工艺4. 进行传输线的设计和布局5. 对传输线进行耦合调节和优化6. 进行滤波器的模拟和测试，调整参数以满足设计要求五、个人观点和理解作为一种重要的滤波器类型，三线平行耦合线宽带带通滤波器在现代通信系统中具有广泛的应用前景。
在设计过程中，需要充分理解滤波器的工作原理和特性，合理选择设计参数和工艺，以实现对特定频率范围内信号的传输和滤波。
由于不同应用场景下的需求差异，需要对滤波器的设计和调节具有一定的灵活性和可调节性。
平行耦合微带线带通滤波器设计与测试
３ ｈ ｔ Ｒｓａｃ ｓｔｔｏ Ｅ Ｃ， ａｙｎ ２００ Ｓｃｕｎ ｈ ａ ．Ｔｅ ｈ ｅ ｒ Ｉ ｔｕ Ｃ Ｔ Ｍｉ ａｇ６ １０ ， ｉ ａ ，Ｃ ｉ ） ９ ｅ ｈ ｎｉ ｅｆ ｎ ｈ ｎ Ａ ｓ ａｔ Ｉ ｒｅ ｈｂｔｙｔ ｔ ｏｓ ｆ ｉｔｌｏ ｍ ｎｃｔｎ ｔｅｂｎｐｓ ｆｔｒ Ｂ Ｆ ｆ ａ－ ｂｔ ｃ：ｎｏｄｒｏｉ ｉｉｓｓ ｍａｃ ｉ ｏ ｇａ ｃｍ ｕ ｉ ｉ ，ｈ ａｄ ａｓ ｌ （ Ｐ ）ｏ ｒ ｒ ｔ ｎ ｅ ｉｎ ｅ ｄ ｉ ａｏ ｅ ｉ ｐ
摘要 ： 为了抑制数字通信系统 的噪声 ， 利用 Ａ Ｓ软 件进行 建模 、 Ｄ 优化 仿真设 计 、 制造 了中心频率 为 ２ ４Ｇ＇ ， 宽 ． Ｉ 带 Ｉ ｚ
１ ｎ 的平行耦合微带线带通滤 波器 ， ２Ｍ ｚ ０ 并进行 了测试 ， 的 ｓ 测试 参数 与优化仿真结果 、 设计指标吻合较好 ， 带内衰 减 ３ｄ 。在设计过程 中同时采用了 Ｈ Ｓ 仿真设 计。本设计 的滤 波器具 有带 内插 损较小 、 格低 、 Ｂ ＦＳ 价 易于实现 等特
平 行耦 合 微 带 线带 通 滤 波 器设 计 与 测试
夏祖学 夏文海 陈
（． １ 西南科技 大学信息工程学院
３ 中国电子集团公 司第 九研究所 ．
明 李少甫
浙江宁波 ３５ ２ ； １２ １
四川绵 阳 ６ １０ ） ２ ００
四川绵阳 ６ １ １ ２ 金慰 （ ２ ００；． 宁波 ） 电子有限公司
ｂ Ｓ ｏ ． Ｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｌｅ ａ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓｏ ｏ ｒｉ ｓ ｒｉｎ ｌｓ ｙ ＨＦ Ｓ ｔｏ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｆ ｔｒｈ ｓ ｔｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｌｗｅ ｎ ｅ ｔ ｏ ｓ，ｌｗ ｏ ｔ ａ ｙ ｉ ｌｍｅ ｔ－ ｉ ｏ ｏ ｃ ｓ ，ｅ ｓ ｍｐ ｅ ｎ ａ ｔ ｎ ａ ｄ Ｓ ｎ．Ａｎ ｅ ｆ ｔｒ ｉ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｄ ａ ｇ ｏ ｒ ｃｉ ａ ｆｅ ｔｉ ｂ ａｎｅ ｉ ｎ Ｏｏ ｏ ｄ ｔ ｌｅ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｏ ｄ ｐ ａ ｔ ｌｅ ｃ ｓ ｏ ｔ ｉ ｄ． ｈ ｉ ｃ Ｋｅ ｒ ｓ：Ｐａ ａｌｌｃ ｕ ｌｄ ｌｎ ｓ；Ｍｉｒ ｓｆｐ ｂ ｎ ｐａ ｓｆｌｅ ；Ｃｏ ｕｅ ｉ ｌ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｒ ｌｅ ｏ ｐ ｅ ｉ ｅ ｃｏ ｔ ａ ｄ ｓ ｔｒ ｉ ｉ ｍｐ ｔｒｓｍｕ ａｉ ｏ
平行耦合微带线带通滤波器分析与设计
平行耦合微带线带通滤波器分析与设计刘新红【摘要】为了克服平行耦合微带线带通滤波器设计中存在的尺寸大、需要查表、优化困难等问题，提出了一种平行耦合微带线带通滤波器基于ADS软件的设计方法。
经过深入的理论分析发现，平行耦合线带通滤波器系统阻抗微带线非谐振单元，长度可尽量取短以减小电路尺寸；利用ADS软件自带滤波器设计工具可得到低通滤波器原型，省去了查表的麻烦；在版图优化上采用调谐方法比优化方法更有效。
仿真结果表明，所设计带通滤波器系统阻抗微带线为2．5 mm，中心频率5 GHz，相对带宽10％。
该方法在减小滤波器尺寸的同时没有降低滤波器性能，设计实现快速高效。
%In view of large size,table checking required and difficult optimization in the design of parallel coupled microstrip line bandpass filter,a design method of parallel coupled microstrip line bandpass filter based on ADS is proposed.Based on thorough theoret⁃ical analysis,it is found that the parallel coupled microstrip line bandpass filter system impedance microstrip line is not resonant,so the length can be as short as possible to reduce the circuit size.A prototype of a lowpass filter is obtained by using ADS software,eliminating the trouble of the look⁃up table;In the layout optimization,the tuning method is more effective than the optimization method.The simula⁃tion results show that the system impedance microstrip line is 2.5 mm long,the center frequency is 5GHz,and the relative bandwidth is 10%.This method can reduce the size of filter and not reduce the performance of the filter.The design and implementation of this method is fast and efficient.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2016(046)002【总页数】6页(P52-57)【关键词】平行耦合微带线;带通滤波器;谐振器;插入损耗;回波损耗;ADS仿真【作者】刘新红【作者单位】北京信息职业技术学院，北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN713.5AbstractIn view of large size,table checking required and difficult optimization in th e design of parallel coupled microstrip line bandpass filter,a design metho d of parallel coupled microstrip line bandpass filter based on ADS is propo sed.Based on thorough theoretical analysis,it is found that the parallel cou pled microstrip line bandpass filter system impedance microstrip line is not resonant,so the length can be as short as possible to reduce the circuit siz e.A prototype of a lowpass filter is obtained by using ADS software,elimina ting the trouble of the look-up table;In the layout optimization,the tuning method is more effective tha n the optimization method.The simulation results show that the system im pedance microstrip line is 2.5 mm long,the center frequency is 5 GHz,and t he relative bandwidth is 10%.This method can reduce the size of filter andnot reduce the performance of the filter.The design and implementation of this method is fast and efficient.Key wordsparallel coupled microstrip line;bandpass filter;resonator;insertion loss;retu rn loss;ADS simulation0 引言平行耦合微带线滤波器广泛应用于微波、无线通信射频前端和终端已有数十年。
平行耦合微带线滤波器的优化设计方法
平行耦合微带线滤波器的优化设计方法
1平行耦合微带线滤波器
平行耦合微带线滤波器（Parallel Coupled Microstrip
Filter，PCF）是一种利用平行耦合两个微带线耦合而成的电磁元件，广泛用于过滤器中。
它具有具有良好的快速响应、高通频带宽和高抑制特性。
许多研究者研究了PCF的设计和优化，取得了很多的研究成果。
2优化设计方法
（1）数值优化设计方法。
基于微带线耦合器有限差分法提出了PCF带宽优化方法，利用数值例程解决PCF的驻波比优化设计问题。
这种数值优化设计方法又被称为基于数值优化的梯度法设计方法，它是在使用有限差分法求得电磁场的基础上，通过从电器中获得目标函数的梯度信息，从而实现快速且有效的滤波器优化设计。
（2）传统的最优化方法。
根据半径的不同和元件的结构，PCF可以分为几何优化和特征参数优化两个类型。
对于第一种，通过最优化法寻找最优的微带线几何参数，从而获得最佳的滤波器性能。
而对于特征参数优化，主要是利用可变零点位置和特征参数来优化PCF，改变零极点的位置可以有效改变滤波器的特性，进而获得高效率、低插入损耗和宽带宽的滤波器。
3综述
平行耦合微带线滤波器是众多滤波应用中常用的电磁元件，其优化设计也一直受到学者的关注。
在设计优化的基础上，主要有数值优化设计方法和传统的最优化方法等两种方法，它们既能获得最优的滤波器特性，也可以有效地改变滤波器的性能，从而实现PCF的高性能设计。
HFSS高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真攻略
HFSS高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真攻略HFSS（High Frequency Structural Simulator）是一款广泛应用于高频电磁场仿真的软件工具，具有高效准确的计算能力，广泛应用于微波通信、天线设计、微带滤波器设计等领域。
在微带带通滤波器设计中，HFSS软件可以帮助工程师快速准确地设计出性能优异的滤波器，提高设计效率和准确性。
本文将介绍HFSS软件在高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真中的一般步骤和攻略。
一、平行耦合微带带通滤波器原理平行耦合微带带通滤波器是一种结构简单、性能良好的微带滤波器，通常由一组垂直耦合微带谐振器和几个开路微带谐振器组成。
通过合理设计电路结构中的微带谐振器的长度、宽度和耦合间隔等参数，可以实现所需的滤波特性。
平行耦合微带带通滤波器通常具有较低的插入损耗、较高的带宽和较好的阻带衰减等性能。
二、HFSS平行耦合微带带通滤波器设计步骤1.确定滤波器的工作频率和性能指标，如通带中心频率、通带带宽、阻带衰减等；2.设计滤波器的电路拓扑结构，包括微带谐振器的种类和数量、耦合方式等；3.利用HFSS软件建立滤波器的三维模型，并设置仿真参数，如工作频率、网格精度等；4.通过HFSS软件进行电磁场仿真，分析滤波器的传输特性和谐振器的工作状态，调整设计参数以满足性能指标；5.优化滤波器的结构设计，如微带谐振器的长度、宽度和耦合间隔等参数；6.在HFSS软件中进行频域和时域仿真，验证滤波器的性能指标是否满足设计要求；7.在满足性能指标的前提下，进一步优化滤波器的结构设计，以降低损耗和提高性能；8.导出最终的滤波器设计文件，用于制作和验证实际器件性能。
1.合理选择HFSS软件版本和许可证类型，确保软件功能和性能满足设计需求；2.熟练掌握HFSS软件的操作界面和基本功能，包括建模、设置仿真参数、网格划分、分析结果等；3.在建立滤波器的三维模型时，注意设计精度和模型简化，提高仿真效率和准确性；4.在仿真过程中，结合HFSS软件的参数优化功能，快速有效地调整设计参数，实现滤波器性能的优化；5.结合HFSS软件的频域和时域仿真功能，全面分析滤波器的传输特性和动态响应，确保性能指标的准确性；6.在滤波器设计的不同阶段，及时保存和备份仿真文件和结果，方便后续验证和分析；8.最终，通过HFSS软件的仿真和验证结果，确定滤波器的结构设计方案，并导出制作文件进行实际器件的制作和测试。
三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计
三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计标题：三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计——从理论到实践导语：三线平行耦合线宽带带通滤波器是一种常见且重要的电路设计，广泛应用于通信系统和无线电频谱处理中。
本文将从理论到实践，详细介绍三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计原理、优点和应用。
1. 引言随着通信技术的快速发展，对频谱资源的有效利用和信号的高品质传输要求越来越高。
而带通滤波器作为一种重要的信号处理手段，起到了关键的作用。
在众多的带通滤波器中，三线平行耦合线宽带带通滤波器因其优越的性能而备受关注。
2. 三线平行耦合线宽带带通滤波器的原理三线平行耦合线宽带带通滤波器是利用电磁耦合的方式实现信号的频率选择性，通过合理设置耦合电容和电感的数值，使得滤波器具有较宽的带宽和良好的滤波特性。
其结构主要包括耦合线，微带线和神经元电容，并通过优化参数和布局设计，使得滤波器能够在频率范围内保持较低的插入损耗和较高的抑制带衰减。
3. 设计流程和关键要点在三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计过程中，需要考虑一系列的关键要点，包括滤波器的中心频率、带宽、阻带抑制、通带插入损耗以及尺寸和布线等。
设计流程主要包括以下几个步骤：确定设计规格和要求、计算耦合电容和电感的数值、选择和优化滤波器的布线方式、进行仿真和性能评估、制作并测试样品。
4. 三线平行耦合线宽带带通滤波器的优点和应用与传统的LC滤波器相比，三线平行耦合线宽带带通滤波器具有许多优点，如高度集成、尺寸小、可重复性好、抗干扰性强等。
该滤波器在无线通信、卫星通信、射频前端和宽带通信等领域有广泛的应用。
5. 个人观点和理解作为一种重要的滤波器设计方式，三线平行耦合线宽带带通滤波器在实际应用中展现出了其独特的性能和优势。
在设计过程中，我认为关键要点的合理掌握和设计流程的严谨执行是确保滤波器性能良好的关键。
对于不同应用环境下的设计需求，应根据实际情况进行参数的调整和优化，以达到最佳的滤波效果。
基于ADS的平行耦合微带线带通滤波器的设计
基于ADS的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计基于ADS的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计摘要：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，最后给出了相对带宽为10%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 引⾔微带滤波器具有⼩型化、⾼性能、低成本等优点，在射频电路系统设计中得到⼴泛的应⽤。
其主要技术指标包括传输特性的插⼊损耗及回波损耗，通带内的相移与群时延，寄⽣通带等参数。
传统的设计⽅法是通过经验公式和查表来求得相关参数，⽅法繁琐且精度不⾼。
近年来，随着射频CAD软件的不断发展，微带滤波器的设计也进⼊了⼀个全新的阶段。
借助CAD软件可以避开复杂的理论计算，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软件对平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) 通带内的相移与群时延;(4) 寄⽣通带, 它是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的, 即离设计通带⼀定处⼜产⽣了通带。
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有限, 为此,本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带- 阻带过渡, ⽽通过级连基本的带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1mm) 的介质基⽚上;其纵向尺⼨虽和⼯作波长可以⽐拟, 但采⽤⾼介电常数的介质基⽚则可使线上的波长⽐⾃由空间缩⼩⼏倍; 此外, 整个微带电路元件共⽤⼀个接地板, 且只需由导体带条构成电路图形, 因⽽结构⼤为紧凑, ⼤⼤减⼩了其体积和重量。
平行耦合微带线带通滤波器的多步法优化设计
平行耦合微带线带通滤波器的多步法优化设计
微带线带通滤波器的应用越来越广泛，在微波技术、通信技术、宽带传播系统以及航空电子等领域有着广泛的应用，并受到大家的广泛关注。
因此，如何更有效的设计这类滤波器，显得越来越重要。
在滤波器设计过程中，滤波器的多种参数都是不可分割的技术要素，一般采用多步优化设计方法，可以在可接受的时间内，实现期望的响应特性。
在多步优化设计方法中，先进行滤波器结构和尺寸的优化，对滤波器响应特性进行优化，并以此作为最小化响应差值函数的初始条件。
然后，进行介质参数优化，以获得所需的响应特性。
最后，进行特性调整，得到满足用户需求的完整设计方案。
本文以中国当下广泛应用的平行耦合式微带线带通滤波器为研究对象，采用多步法优化设计的方法，在短时间内实现了良好的响应特性。
首先，采用一步法对滤波器结构和尺寸进行优化，将自身响应特性作为最小化响应差值函数的出发点，实现良好的吸收及其他特性。
然后，在这一基础上，通过介质参数优化，结合实际的工作环境，调整滤波器的响应特性，最终获得所需的响应特性。
最后，进行特性调整，增加带外响应特性，得到满足客户需求的完整设计方案。
通过上述分步优化设计方法，为平行耦合微带线带通滤波器的设计提供了新思路，极大方便了滤波器的设计，具有一定的参考价值。
基于ADS的平行耦合线带通滤波器的优化设计
图 3 阻抗倒置转换器
对于倒置转换器 ,有如下关系 :
Z in
= J2 Z0
(4)
式中 : Zin为输入端阻抗 ; Z0 为输出端阻抗 ,即负载端阻
抗。
可以看出 , Zin和 Z0 之间有一倒置关系 , Z0 越大 , 则 Zin越小 ; Z0 是容性 , Zin就是感性 。所以在微带上相 间的串联和并联上谐振元件通过倒置转换器来实现 。
在微带电路中可以用不同的方法来实现 J 元件 , 如平行耦合线 、电容间隙传输线 、λ/4传输线等 。本文
采用平行耦合线来实现 J 元件 。所以 ,图 3 有如图 4 所
图 4 耦合谐振带通滤波器
1. 3 平行耦合线带通滤波器参数的求解 对于平行耦合微带线滤波器 ,可以通过求出 Z0e ,
摘 要 :从归一化低通滤波器出发 ,阐述了平行耦合线带通滤波器的工作原理和设计过程 。给出 了一个中心频率在 C波段的带通滤波器设计实例 。根据给定的滤波器技术指标 ,确定滤波器类型 、结 构和最佳级数 。按照设计要求利用射频和微波设计软件 ADS (先进设计系统 )对带外抑制和插入损耗 进行优化设计 ,从而达到要求的插损 、带内波纹和理想的带外抑制特性 。给出了优化的结果仿真图 , 结果表明优化结果与设计要求一致 。
以分为最大平滑巴特沃斯 (B utterworth)滤波器和等波
纹切比雪夫 (Chebyshev)滤波器 ,这两种最为典型的滤
波器都适合用归一化滤波器设计 [ 3 ] 。它们的插入损
耗公式分别为 [ 1 ] :
L IB = 10 log ( 1 + a2Ω2N )
基于ADS的平行耦合带通滤波器的设计
基于ADS的平行耦合带通滤波器的设计引言滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内的频率信号呈现匹配传输，对阻带频率信号失配而进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤功能。
微波带通滤波器带通滤波器在无线通信系统中起着至关重要的作用，尤其是在接收机前端。
滤波器性能的优劣直接影响到整个接收机性能的好坏，它不仅起到频带和信道选择的作用，而且还能滤除谐波，抑制杂散[1]。
平行微带线微带线">耦合微带线滤波器是一种分布参数滤波器，它是由微带线或耦合微带线耦合微带线组成，其具有重量轻、结构紧凑、价格低、可靠性高、性能稳定等优点，因此在微波集成电路中，它是一种被广为应用的带通滤波器[2~4]。
在以往设计各种滤波器时，往往需要根据大量复杂的经验公式计算及查表来确定滤波器的各级参数，这样的方法不但复杂繁琐，而且所设计滤波器往往性能指标难以达到要求。
本文将先进的微波电路仿真软件ADS2008与传统的设计方法相结合设计一个平行耦合微带线滤波器，并进行建模、仿真、优化设计平行耦合微带线带通滤波器边缘耦合的平行耦合线由两条相互平行且靠近的微带线构成，单个带通滤波器单元。
根据传输线理论及带通滤波器理论，带通滤波元件是由串臂上的谐振器和并臂上的谐振器来完成，但是在微带上实现相间的串联和并联谐振元件尤为困难，为此可采用倒置转换器将串并联电路转化为谐振元件全部串联或全部并联在线上[2]。
因此，单个耦合微带滤波器单元能够等效成的一个导纳倒置转换器和接在两边传输线段的组合[5~8]。
这种单独耦合线节单元虽然具有典型的带通滤波器的特性，但是单个带通滤波单元难以具有良好的滤波器响应及陡峭的通带—阻带过度。
因此，通常情况下，采取级联多个这些基本耦合单元来构成实用的滤波器。
为一级联耦合微带线节单元构成的带通滤波器的典型结构，其每一个耦合线节左右对称，长度约为四分之一波长(对中心频率而言)。
带通滤波器有N + 1个图1所示的耦合线带通滤波器单元构成，而每一段耦合线又可等效为的电路结构，因此导纳倒置转换器之间为特性阻抗为Z0、电角度为2θ的传输线段。
基于ADS的平行耦合滤波器的设计
基于ADS的平行耦合滤波器的设计文中根据平行耦合微带线的原理，详细阐述了滤波器的设计步骤，利用此方法设计了通带为3.0-3.1GHz，带内波纹为3dB的平行耦合型滤波器，结合ADS 射频软件对所设计的滤波器进行了仿真及优化。
结果证明设计的滤波器满足设计指标的要求，效果良好。
标签：平行耦合；滤波器；ADS引言滤波器是一个二端口网络，其功能是用来消除干扰杂讯，得到一个特定频率或消除一个特定频率，滤波器是电路系统中一个必不可少的部分，当频率不高时，滤波器可以由集总元器件的电感和电容构成，但当频率高于500MHZ时，电路寄生参数的影响不可忽略，滤波器通常由分布参数元器件构成。
在射频系统中，由于频率过高，所以滤波器通常由分布参数元器件构成，所以人们对微波滤波器的研究越来越多，文章中所介绍的平行耦合型滤波器就是微波滤波器的一种，它具有体积小，质量轻，易于实现等优点。
1 平行耦合型滤波器原理平行耦合微带线就是有两根宽度为W，间距为S，长度为L的两根相互平行的微带线共同印制在一块介质层厚度为h，相对介电常数为？着r的接地板上。
图1为平行耦合微带线的横截面结构图。
平行耦合型微带线由于放置在公共接地板上，必然会产生耦合效应，致使它的传输模式不是TEM模，分析起来比较复杂，但是平行耦合微带线中传输模特性又与TEM模相差较小，所以我们可以看成TEM模式来处理，这样就可以使用奇偶模激励的分析方法对耦合微带线进行分析。
如此我们就可以通过下面的步骤设计平行耦合微带线滤波器。
2 平行耦合型滤波器设计步骤（1）根据工程需要的衰减和波纹参数，选定设计方法之后，确定低通原型的阶数，接着通过查对应的参数表得到低通滤波器原型的归一化参数，g0，g1，g2，gn，gn+1。
（2）确定上、下边频，然后根据上边频？棕1和下边频？棕2和及中心频率？棕0确定归一化带宽。
中心频率？棕0=（？棕1+？棕2）/2，归一化带宽BW=？棕1-？棕2/？棕0。
简述平行耦合微带线带通滤波器的设计与使用
对于这种结构的开路传输线线段，先不考虑其严格处理方
法的细节，这里直接给出其阻抗矩阵参数：
Z11
= − j 1 (Z 2
0e
+
Z0o
)
cot(β l )
= Z22
（1a）
Z12
= − j 1 (Z 2
0e
−
Z0o )
1 sin(
) = Z21
（1பைடு நூலகம்）
当把这些基本单元级连构成多节滤波器时，需要使用每个单
通道内纹波系数为0.5dB，输入、输出均为50欧姆阻抗匹
配。根据指标要求，选择具有0.5dB纹波的7阶切比雪夫滤波
器 作 为 原 型 ， 其 元 器 件 参 数 值 为 ： g0 = 1 ， g=1 g=7 1.7372 ，
g=2 g=6 1.2583 ， g=3 g=5 2.6381 ， g4 = 1.3444 ， g8 = 1 。 利 用 （3）式和（4）式可以求出各阶的奇、偶模特性阻抗，具体见 表1所示：
引言 微波滤波器是微波系统中用于控制系统频响特性的二端口
网络，在其通带频率内对信号表现为传输特性；而在其阻带频 率内表现为衰减特性。微波滤波器广泛应用于雷达技术、电子 对抗、卫星通信以及微波测量仪器中。在微波电路中，滤波器 的性能对电路的性能指标有很大影响，因此如何设计出一个具 有高性能的滤波器，对设计出一个好的微波电路具有很重要的 意义。微波滤波器分为微带滤波器、介质滤波器、波导滤波器
TECHNOLOGY AND INFORMATION
工业与信息化
J i ,i +1
=
1 Z0
π BW 2 gi gi+1
（3b）
J N ,N +1
平行耦合微带带通滤波器的设计与仿真
收稿日期:2020-01-18 修回日期:2020-05-20基金项目:四川省科技计划项目(2019YJ 0705)作者简介:黄 宇(1975-),男,讲师,研究方向为系统设计及计算机应用;通讯作者:王 琼(1981-),男,讲师,研究方向为计算机应用设计㊂平行耦合微带带通滤波器的设计与仿真黄 宇,王 琼,严 南,陈建国(成都理工大学工程技术学院电子信息与计算机工程系,四川乐山614000)摘 要:随着5G 等无线通信技术的发展和应用,无线通信设备的高性能㊁微型化㊁低成本㊁便于设计等亮点受到了越来越广泛的关注㊂滤波器是无线通信系统的重要构成部分之一,其性能的优劣很大程度上决定了通信系统的工作性能㊂平行耦合微带滤波器具有体积小㊁光刻处理简单㊁成本低㊁精度高㊁易于集成㊁工作频率范围宽等优点㊂基于平行耦合微带线理论,设计了一款微带带通滤波器㊂该滤波器通带范围:f =3.0~3.1GHz ,频率通带带内插损<1dB ㊂使用ADS 2008微波仿真软件对其进行了仿真与优化㊂仿真结果表明:该方法与传统的设计方法相比,不但可以大量减少工作量,缩短设计周期,并且能提高器件的准确性与稳定性㊂关键词:微带;带通滤波器;ADS 软件;全局优化;矩量法中图分类号:TN 722 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2021)02-0180-05doi :10.3969/j.issn.1673-629X.2021.02.033Design and Simulation of Parallel Coupled Microstrip Bandpass FilterHUANG Yu ,WANG Qiong ,YAN Nan ,CHEN Jian -guo(Department of Electrical Information and Computer Engineering ,Engineering and TechnicalCollege of Chengdu University of Technology ,Leshan 614000,China )Abstract :With the development and application of 5G and other wireless communication technologies ,the high performance ,miniaturization ,low cost and convenient design of wireless communication equipment have attracted more and more attention.Filter is one of the important components of wireless communication system ,and its performance largely determines the performance of the com⁃munication system.The parallel coupled microstrip filter has the advantages of small size ,easy lithography processing ,low cost ,high pre⁃cision ,easy integration and a wide operating frequency range.Based on the parallel coupled microstrip line theory ,a microstrip bandpass filter with frequency range of 3.0~3.1GHz and the band loss of less than 1dB is designed.The ADS 2008microwave simulation software is used to simulate and optimize the system.It is showed that compared with the traditional design method ,the proposed method can not only reduce the workload and shorten the design cycle ,but also improve the accuracy and stability of the device.Key words :microstrip ;bandpass filter ;ADS software ;global optimization ;method of moments0 引 言滤波器是无线通信系统的重要构成部分之一,其性能的优劣很大程度上决定了无线通信系统的工作性能[1-5]㊂微带滤波器具有重量轻㊁频带宽㊁结构紧凑和易于集成等特点,被广泛应用于各种微波通信电路中[6-11]㊂微带滤波器传统的设计方法是通过经验公式和查表求得微带滤波器的结构参数,这种设计方法过程复杂烦琐,设计精度不高,其最后设计的微带滤波器性能指标通常与设计指标差距较大[12-13]㊂近年来,随着各种微波电路辅助设计软件的发展,例如:Agilent 公司的ADS ㊁Ansoft 公司的Designer 和AWR 公司的Microwave Office 等,计算机辅助设计软件在射频电路设计方面的应用越来越广泛㊂其中Agilent 公司的ADS 软件(advanced design system )集多种EDA 软件的优点,可以进行时域㊁频域仿真,模拟电路㊁数字电路仿真,线性㊁非线性电路仿真,其强大的仿真功能和较高的准确性,已经得到业界的普遍认可,成为业内最为流行的射频EDA 软件,同时它也是国内各个大学和研究所在微波电路和通信系统仿真方面使用最多的软件之一[14-15]㊂该文从平行耦合微带带通滤波器的设计指标出发,对平行耦合微带带通滤波器的结构进行设计并对带通滤波器的结构参数进行优化,最终给出了第31卷 第2期2021年2月 计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol.31 No.2Feb. 2021仿真实例㊂该平行耦合微带带通滤波器的研究可以降低成本㊁提高性能和集成度㊁使元器件微型化,为5G 通信系统㊁毫米波技术㊁微系统技术提供了理论依据,有一定的实际意义㊂1 设计过程1.1 设计指标平行耦合微带带通滤波器设计指标如表1所示㊂表1 设计参数指标通带范围通带内衰减带内纹波下边带阻带衰减上边带阻带衰减端口反射系数3.0~3.1GHz<2dB<1dB<-40dB (f <2.8GHz )<-40dB (f >3.2GHz )<-20dB 在设计中,选择的微带和基板的结构参数为:基板厚度:0.8mm ,介电常数:4.3,磁导率:1,金属电导率:5.88E +7,封装高度:1.0E +33mm ,金属层厚度:0.03mm ,损耗角正切:1e -4,表面粗糙:0mm ㊂1.2 设计原理平行耦合微带带通滤波器及其等效电路如图1所示㊂(a )平行耦合微带带通滤波器结构(b )平行耦合微带带通滤波器等效电路图1 平行耦合微带带通滤波器及其等效电路根据带通滤波器和低通原型滤波器之间的频率对应关系,计算滤波器中心频率3.05GHz 所对应的低通原型滤波器的频率,由低通原型滤波器的阻带衰减特性曲线,查出滤波器所需的节数n ㊂低通原型滤波器的阶次n 由低通到带通的变换式决定㊂ω'ω'1=2Δ(ω-ω0ω0)其中,Δ=ω2-ω1ω0,ω0=ω1+ω22㊂设计采用切比雪夫低通原型,设计指标中:ω2=2π×3.1×109弧度/秒,ω1=2π×3.0×109弧度/秒,ω=2π×2.8×109弧度/秒,由此可得ω'ω'1=-5㊂由此查表1dB 波纹的切比雪夫低通滤波器的阻带衰减特性[8],阻带衰减40dB ,波纹衰减Lr =1dB ,得到所设计的滤波器最小节数n =5,即滤波器由5段传输线构成㊂1.3 原理图设计在电路中,滤波器两边的引出线是50欧姆的微带线,根据采用的微带材质,其宽度W 可由ADS 软件自带程序LineCalc 计算工具计算出:W =1.52mm ,L =13.6mm ,如图2所示㊂ADS 中构建的电路原理图如图3所示㊂在电路图中,W 表示耦合单元左右相邻两侧微带单元的线宽;S 表示微带的间距;L 表示微带线的长度㊂图2 LineCalc 窗口中微带线计算结果㊃181㊃ 第2期 黄 宇等:平行耦合微带带通滤波器的设计与仿真图3 ADS 中平行耦合微带带通滤波器电路原理1.4 滤波器结构参数优化为了满足平行耦合微带滤波器设计指标,耦合微带线的结构参数(w 1㊁w 2㊁w 3㊁s 1㊁s 2㊁s 3㊁l 1㊁l 2㊁l 3)是设计和优化的主要对象㊂由于平行耦合微带滤波器结构对称,选择优化设置控件时设置四个优化目标,前三个是优化参数S 21,优化目标1是优化通带(频率为2.99GHz ~3.11GHz )的衰减>-2dB ,优化目标2㊁3分别是优化下边阻带(频率<2.8GHz )的衰减<-40dB 和上边阻带(频率>3.3GHz )的衰减<-40dB ㊂优化目标4是优化参数S 11,通过对此参数的优化,主要是保证带通滤波器在通带内的反射系数<-20dB ㊂在ADS 原理图设计窗口中选择工具栏Optimal /Stat /DOE ,点击选择优化控制器和四个优化目标,构建优化电路图如图4所示㊂图4 ADS 中平行耦合微带带通滤波器优化电路 平行耦合微带带通滤波器结构参数优化后所得到的结构参数如图5所示㊂1.5 仿真结果及说明电路原理图仿真结果如图6所示㊂图6(a )是带㊃281㊃ 计算机技术与发展 第31卷图5 耦合微带线的优化后的结构尺寸通滤波器的传输参数S(2,1)随频率的变化曲线,图6 (b)是带通滤波器的反射参数S(1,1)随频率的变化曲线㊂由图6(a)显示的仿真结果可以看到优化后的滤波器响应良好,通带-阻带过渡陡峭㊂在通带3.0~ 3.1GHz内,通带内纹波<1dB,增益平坦,稳定性好,频率<2.8GHz下边带阻带以及频率>3.3GHz的上边带阻带衰减<-40dB㊂由图6(b)显示的仿真结果可以看到反射系数<-20dB㊂图6(c)是带通滤波器的群时延随频率的变化曲线,可以看到在通带内,群时延随频率的变化很小,基本上为一个常数㊂图6(d)是输入电压驻波比随频率的变化曲线,可以看到,输入电压驻波比也已经降到最低,符合设计要求㊂综上:优化后的平行耦合微带带通滤波器的结构参数符合设计要求㊂GHz GHz GHzGHz (a)通带仿真结果 (b)输入反射仿真结果6 0005 0004 0003 0002 0001 000 (c)群延时仿真结果 (d)驻波比仿真结果图6 平行耦合微带滤波器电路仿真结果2摇版图设计及矩量法仿真原理图的仿真是在完全理想的状态下进行的,而实际电路板多的制作由于需要考虑一些干扰㊁耦合等因素的影响,往往和理论有很大的差距㊂因此,需要在ADS中对电路版图进行设计并进一步仿真之后才能进行电路板的制作㊂本设计中,版图的仿真采用矩量法㊂矩量法直接对电磁场进行计算,其结果比原理图中仿真要准确,可利用版图仿真的结果对原理图设计结果进行验证㊂由平行耦合微带带通滤波器的电路原理图(图4)生成的电路版图如图7所示㊂㊃381㊃ 第2期 黄 宇等:平行耦合微带带通滤波器的设计与仿真图7 平行耦合微带滤波器电路版图 对微带带通滤波器电路版图进行矩量法(momen⁃tum )仿真,得到的S 参数随频率的变化曲线如图8所示㊂ (a )端口1反射系数(S 11)仿真结果 (b )反向传输系数(S 12)仿真结果GHz (c )正向传输系数(S 21)仿真结果 (d )端口2反射系数(S 22)仿真结果图8 平行耦合微带线矩量法S 参数仿真结果 对比图6和图8平行耦合微带滤波器的原理图和电路版图的仿真结果可以看到,所设计的平行耦合微带带通滤波器在通带的纹波㊁阻带的衰减及反射系数等各设计指标都满足设计要求㊂3摇结束语根据ADS 软件仿真得到的平行耦合微带滤波器微带的线宽㊁线长及微带的间距结构参数,便可以加工实物㊂通过利用ADS 软件设计微带带通滤波器的过程可以看到,与传统理论设计方法相比,利用微波软件(例如ADS 软件)设计方法简化了设计过程,提高了设计的精度和效率,降低了成本,此方法对高性能滤波器设计具有重要实用价值㊂参考文献:[1] 龚作豪,沈君凤.切比雪夫低通滤波器的仿真设计[J ].信息通信,2014(8):54-55.[2] 苏永川,何子述,高瑜翔,等.L 波段发夹型微带滤波器的设计[J ].电子科技大学学报,2004,33(1):16-18.[3] MONDAL P ,CHAKRABARTY pact wideband band⁃pass filters with wide upper stopband [J ].IEEE Microwave and Wireless Components Letters ,2007,17(1):31-33.[4] MANDAL M K ,SANYAL S.Design of wide -band ,sharp -rejection bandpass filters with parallel -coupled lines [J ].IEEE Microwave and Wireless Components Letters ,2006,16(11):597-599.(下转第190页)的方法优化初始化的非负矩阵分解模型,提高预测精度㊂参考文献:[1] 李 钷,李 敏,刘涤尘.基于改进回归法的电力负荷预测[J ].电网技术,2006,30(1):99-104.[2] 李 栓,刘 莉,刘 阳.趋势外推法在电力负荷预测中的应用[J ].沈阳工程学院学报:自然科学版,2005,1(2):64-65.[3] 赵滨滨,王 莹,王 彬,等.基于ARIMA 时间序列的分布式光伏系统输出功率预测方法研究[J ].可再生能源,2019,37(6):820-823.[4] 连立军,王艳君,邓 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基于ads的平行耦合微带线带通滤波器的设计及优化
基于ads的平行耦合微带线带通滤波器的设计及优化平行耦合微带线带通滤波器是一种常用的微波滤波器。
它由多个耦合微带线和微带线构成，具有较好的带通特性和较小的插入损耗。
设计和优化这种滤波器通常采用ADS软件，下面分为两个部分进行详细解释。
1.设计部分（1）确定滤波器参数首先需要确定滤波器的工作频率范围、中心频率、通带和阻带带宽等参数。
这些参数可以根据具体应用需求进行确定。
（2）选择线路结构根据确定的滤波器参数，选择合适的线路结构。
常用的线路结构有串联、平行、串平联和并联等，平行耦合结构是实现带通滤波器较为常用的一种。
（3）确定线路尺寸确定线路结构后，需要根据工作频率、介质常数和板厚等参数，计算出每条线路的宽度和长度。
这里需要考虑线路的带宽和损耗等因素，通常采用求解电磁场分布的方法进行计算。
（4）设计耦合结构在平行耦合结构中，需要设计合适的耦合结构来实现合适的耦合强度。
常用的耦合结构有传输线耦合、缝隙耦合、开放环耦合等。
（5）确定滤波器连接方式根据线路结构和耦合结构的设计，确定滤波器的连接方式和序列。
这里需要考虑滤波器的带宽和衰减等因素。
2.优化部分滤波器的优化常常包括两个方面：性能优化和制造优化。
（1）性能优化针对滤波器的频率响应、损耗和抑制等性能，可以采用ADS软件提供的优化工具进行优化。
这里可以采用基于突变搜索和梯度搜索的不同优化算法，以达到滤波器尽可能优化的目的。
（2）制造优化制造优化主要是针对滤波器的制造工艺和工艺容差进行优化，以达到成本和生产效率方面的优化。
通常还需要考虑滤波器的布局、线宽度和间距等制造要素。
在整个设计和优化的过程中，需要进行仿真和测试，以验证滤波器的性能和有效性。
同时，需要充分考虑不同要素的交互影响和优化目标的平衡。
平行耦合线滤波器的设计
平行耦合线滤波器的设计摘要：通过ADS软件设计平行耦合线带通滤波器，并通过ADS优化控件优化滤波器电路参数，最后生成版图，并进行二维平面电磁场仿真，即Momentum 仿真。
关键词：滤波器S参数原理图设计优化设计Momentum仿真一、引言滤波器是模拟电路中最基本也是最常用的基本器件，在频率较低的模拟电路中，滤波器常用电感、电容等集总参数元件构成，在频率较高的电路中，滤波器则由一些不同长度和宽度的微带线组成，简称微带滤波器。
耦合微带线滤波器是最常用的微带滤波器，它由平行的耦合线节相连组成，构成谐振电路。
每一个耦合线节是左右对称的，长度约为四分之一波长（对中心频率而言）。
本文研究的耦合微带线滤波器为带通滤波器，通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，2.8GHz 以下及3.3GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。
二、设计分析在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。
S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线的形状上。
S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。
如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，并且影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。
三、原理图设计将滤波器节数定为5节，由于平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以五个耦合线节中，第1、5及2、4节微带线长L、宽W和缝隙S的尺寸是相同的。
耦合线的这些参数是滤波器设计和优化的主要参数，因此要用变量代替，便于后面修改和优化。
滤波器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽度W可由微带线计算工具得到。
最后分别设置滤波器的尺寸参数和电气参数，得到的滤波器原理图。
四、优化设计当采用初始设定的参数时，滤波器的性能指标距设计要求相差很远，因此需要对滤波器的各个参数进行优化。
这里总共设置了四个优化目标，前三个的优化参数都是S21，用来设定滤波器的通带和阻带的频率范围及衰减情况(通带衰减小于2dB，阻带衰减大于40dB)，最后一个的优化参数是S11，用来设定通带内的反射系数(反射系数小于-20dB)。
基于平行耦合线结构的滤波功分器的研究与设计
摘要如今，通信系统正向着小型化、集成化、高速率以及高性能化的趋势发展，这也推动了射频微波器件的小型化，滤波器和功分器是射频电路中最为常见的两种器件，常常作为单独的器件以级联方式应用到系统之中，滤波功分器将两者合为一体，即能够满足滤波器和功分器的性能指标，又能满足小型化需求。
基于以上研究背景，本文做了如下研究：1.本文设计了一款宽带滤波功分器。
该滤波功分器由一个平行耦合线和阶跃阻抗开路短截线组成。
通过加载的阶跃阻抗开路短截线谐振器在通带的两侧引入了两个传输零点,提高了频率选择性，最终实现了拥有宽带滤波性能的滤波功分器。
2.本文设计了一种具有良好带外抑制性能的滤波功分器。
该滤波功分器通过两个平行耦合线谐振器代替传统的威尔金森功率分配器中的四分之一波长传输线，并且在中间加载了阶跃阻抗开路短截线谐振器，通过该结构产生了四个传输零点，提高了频率选择性和带外抑制能力，最终实现了具有较好的通带特性和带外抑制的滤波功分器。
3.本文采用多模谐振器法设计了一款可以同时工作在WLAN和5G 频段的双频滤波功分器。
该双频带滤波功分器由一个平行三线耦合结构和两个多模谐振器以及四分之一波长阻抗变换器构成，通过该结构产生了三个传输零点，最终实现了WLAN和5G两个通信频段的覆盖。
关键词: 滤波功分器，平行耦合线，小型化，双频，频率选择性AbstractNowadays, the communication system is developing towards the trend of miniaturization, integration, high speed and high performance, which also promotes the miniaturization of RF microwave devices. Filters and power dividers are the two most common devices in RF circuits which is often applied to the system as a separate device in a cascaded manner. The filter power divider merge them together that can meet the performance indicators of the filter and power divider, and can also meet the needs of miniaturization. Based on the above research background, this thesis did the following research:1. This thesis designs a broadband filter power divider. The filter power divider consists of a parallel coupled line structure and a step impedance open stub. By loading a step impedance open-circuit stub resonator, two transmission zeros are introduced on both sides of the passband, which improves frequency selectivity, and finally realizes a filter power divider with broadband filtering performance.2. This thesis proposes a broadband filter power divider with good out-of-band rejection performance. The filter power divider replaces the quarter-wavelength transmission line in the traditional Wilkinson power divider by two parallel coupled line resonators, and a stepped impedance open stub resonator is loaded in the middle. The structure produces four transmission zeros, which improves frequency selectivity and out-of-band suppression capability, and finally realizes a broadband filter power splitter with better pass-band characteristics and out-of-band suppression.3. This thesis uses the multimode resonator method to design a dual-frequency filter power splitter that can work simultaneously in the WLAN and 5G bands. The dual-band filter power splitter is composed of a parallel three-wire coupling structure, two multimode resonators and a quarter-wavelength impedance converter. In the end, three transmission zeros were generated through this structure, which realized the coverage of two communication bands of WLAN and 5G.Key words: filter power divider, parallel coupling line, miniaturization, dual frequency, frequency selectivity目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 国内外的历史发展和研究现状 (2)1.2.1Wilkinson功分器与滤波器级联的方式 (3)1.2.2滤波器替代Wilkinson功分器的四分之一波长微带线 (4)1.2.3 功分器与滤波器的一体化设计 (5)1.2.4采用平行耦合三线结构设计的滤波功分器 (6)1.3 论文的主要研究内容和写作安排 (7)第二章滤波功分器基本理论 (8)2.1 四分之一波长变换器 (8)2.2 Wilkinson功分器原理 (10)2.3滤波器基本理论 (14)2.3.1滤波器的设计方法 (14)2.3.2低通原型滤波器理论 (15)2.3.3低通原型到带通的变换 (18)2.3.4滤波器的实现 (20)2.4耦合线基本理论 (21)2.4.1平行双线耦合结构 (21)2.4.2平行三线耦合结构 (23)2.5阶跃阻抗开路短截线基本理论 (26)2.6 本章总结 (28)第三章宽带滤波功分器的设计与研究 (29)3.1 引言 (29)3.2宽带滤波功分器的奇偶模分析 (29)3.2.1 偶模分析 (30)3.2.2 奇模分析 (32)3.3 宽带滤波功分器的设计与仿真 (34)3.3.1宽带滤波功分器的结构 (34)3.3.2宽带滤波功分器的参数分析 (35)3.4 加工与实测 (37)3.5 本章小结 (38)第四章具有良好带外抑制的滤波功分器 (39)4.1 引言 (39)4.2 具有良好带外抑制的滤波功分器奇偶模分析 (39)4.2.1 偶模分析 (40)4.2.2 奇模分析 (42)4.3具有良好带外抑制的滤波功分器的设计与仿真 (43)4.3.1具有良好带外抑制的滤波功分器的结构 (43)4.3.2具有良好带外抑制的滤波功分器的参数分析 (44)4.4 加工与实测 (49)4.5 本章总结 (50)第五章双频带滤波功分器设计与分析 (51)5.1 引言 (51)5.2 多频滤波器的设计方法 (51)5.2.1 频率变换综合法 (52)5.2.2 并联通带法 (53)5.2.3 多模谐振器法 (53)5.3 双频带滤波功分器的奇偶模分析 (54)5.3.1偶模分析 (55)5.3.2奇模分析 (57)5.4 双频带滤波功分器的设计与仿真 (58)5.4.1双频带滤波功分器的结构 (58)5.4.2双频带滤波功分器的参数分析 (59)5.5 双频带滤波功分器的仿真结果 (61)5.6 加工与实测 (62)5.7 本章小结 (63)第六章总结与展望 (65)6.1 论文的主要工作和创新 (65)6.2未来工作展望 (66)参考文献 (67)附录1 攻读硕士学位期间申请的专利 (70)致谢 (71)IV第一章绪论1.1 研究背景和意义随着无线通信技术的快速发展，微波射频通信技术在我们日常生活中也得到了越来越广泛的运用，比如说通过现代通信技术随时随地浏览网页，发微博，聊QQ、微信以及抖音和网上购物等，同时微波射频无线通信技术在医疗，军事等领域都有着极为重要的作用。
平行耦合线形滤波器的制作方法
平行耦合线形滤波器的制作方法平行耦合线形滤波器是一种常用的电子滤波器，它主要用于信号频率的筛选和选择。
下面将详细介绍平行耦合线形滤波器的制作方法。
平行耦合线形滤波器的制作方法主要包括以下几个步骤：1.确定滤波器参数：首先需要确定滤波器的相关参数，例如截止频率、带宽等。
这些参数将直接影响到滤波器的性能和特性。
2.设计滤波器电路：根据滤波器参数，设计滤波器的电路结构。
平行耦合线形滤波器一般采用多级级联的方式，每级由电感和电容构成。
在设计电路时，需要根据截止频率和带宽来确定每级电感和电容的数值，以及级联的顺序。
3.选择电感和电容元件：根据设计电路中所需的电感和电容数值，选择合适的电感和电容元件。
一般可以选择市售的电感和电容元件，也可以自己制作。
需要注意的是，选择的元件要符合所需的参数要求，如电感的电感值和电容的电容值等。
4.制作滤波器电路：根据设计电路，将选择好的电感和电容元件按照电路图的连接方式进行焊接。
焊接时需要注意保持电感和电容之间的正确连接，避免短路或反向连接等问题。
5.调试电路：完成电路制作后，需要进行调试验证。
可以使用信号发生器输入测试信号，通过示波器观察输出信号的波形和频谱特性。
根据实际测试结果，可以对电路进行微调和优化，以满足设计要求。
6.封装电路：完成电路调试后，可以将电路进行封装，以便于集成或连接到其他电路中。
封装可以选择直接使用电路板、盒子或其他合适的材料，将滤波器电路进行外部保护和固定。
需要注意的是，在制作平行耦合线形滤波器时，要注意保持电路的稳定和可靠。
可以采用合适的封装和固定方式，避免元件的松动和振动，影响滤波器的性能。
除了上述制作方法，还需要注意一些常见问题和注意事项：1.防止干扰：在设计和制作过程中，要注意防止各种干扰，如电磁干扰、温度变化等。
可以采用屏蔽措施、地线布线等方法，减少干扰对滤波器的影响。
2.精准加工：制作滤波器时，需要保证电感和电容元件的精准加工和质量。
电感的线圈匝数、线径等参数要精确控制，电容的电介质、极性等要符合要求，以保证电路的性能和特性。
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平行耦合线滤波器的设计
摘要：通过ADS软件设计平行耦合线带通滤波器，并通过ADS优化控件优化滤波器电路参数，最后生成版图，并进行二维平面电磁场仿真，即Momentum 仿真。
关键词：滤波器S参数原理图设计优化设计Momentum仿真
一、引言
滤波器是模拟电路中最基本也是最常用的基本器件，在频率较低的模拟电路中，滤波器常用电感、电容等集总参数元件构成，在频率较高的电路中，滤波器则由一些不同长度和宽度的微带线组成，简称微带滤波器。
耦合微带线滤波器是最常用的微带滤波器，它由平行的耦合线节相连组成，构成谐振电路。
每一个耦合线节是左右对称的，长度约为四分之一波长（对中心频率而言）。
本文研究的耦合微带线滤波器为带通滤波器，通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，2.8GHz 以下及3.3GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。
二、设计分析
在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。
S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线的形状上。
S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。
如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，并且影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。
三、原理图设计
将滤波器节数定为5节，由于平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以五个耦合线节中，第1、5及2、4节微带线长L、宽W和缝隙S的尺寸是相同的。
耦合线的这些参数是滤波器设计和优化的主要参数，因此要用变量代替，便于后面修改和优化。
滤波器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽度W可由微带线计算工具得到。
最后分别设置滤波器的尺寸参数和电气参数，得到的滤波器原理图。
四、优化设计
当采用初始设定的参数时，滤波器的性能指标距设计要求相差很远，因此需要对滤波器的各个参数进行优化。
这里总共设置了四个优化目标，前三个的优化参数都是S21，用来设定滤波器的通带和阻带的频率范围及衰减情况(通带衰减小于2dB，阻带衰减大于40dB)，最后一个的优化参数是S11，用来设定通带内的反射系数(反射系数小于-20dB)。
由于原理图仿真和实际情况会有一定的偏差，在设定优化参数时，可以适当增加通带宽度。
对于其它的参数，也可以根据优化的结果进行一定的调整。
设定好优化目标后，ADS会自动对电路进行优化，几次优化后的原理图仿真结果如下：
五、版图仿真
微带滤波器的实际电路是由微带线和电路板构成，实际电路的性能可能会与原理图仿真的结果有很大区别，因此在原理图仿真的基础上还要进行版图仿真。
版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行计算，其结果比在原理图中仿真要准确。
首先要由原理图生成版图，生成版图前先要把原理图中用于S参数仿真的两
个Term以及地去掉，然后使用ADS中Layout生成版图，版图生成后，使用ADS 菜单中的Momentum仿真进行版图仿真，仿真结果如下：
六、小结
本文探讨了使用ADS仿真软件对平行耦合线带通滤波器设计仿真的方法，解决了工程应用中平行耦合线带通滤波器计算过于繁琐的问题，在平行耦合线带通滤波器设计及仿真中，主要是通过对滤波器电路原理图进行S参数仿真以及版图的Momentum仿真；其中，在原理图仿真中，由于初始设置的参数并不能满足设计目标，需要使用优化控件对滤波器电路参数进行优化调整。
本文探讨的平行耦合线带通滤波器设计方法，简化了设计过程，提高了工作效率，同时也为平行耦合线带通滤波器的设计奠定了基础。
参考文献：
[1]ADS用户手册：Circuit Simulation Agilent公司
[2]ADS 2008 Fundamentals Agilent公司
[3]ADS应用详解人民邮电出版社2008.8
[4]射频集成电路与系统科学出版社2008.8
[5]微波集成电路国防工业出版社1995.5
[6]微带电路人民邮电出版社1979.6。