设计一个微带滤波器.
基于HFSS的微带滤波器设计与应用
基于HFSS的微带滤波器设计与应用随着通信技术的不断发展，无线通信系统变得越来越普遍。
为了保证通信质量，必须对无线信号进行有效的过滤，因此滤波器成为了无线通信中最关键的组成部分之一。
基于微带技术的滤波器在无线通信中应用广泛，由于其体积小、重量轻、成本低、工艺简单的特点，在现代无线通信系统中依然扮演着不可替代的角色。
本文将基于HFSS软件，介绍微带滤波器的设计原理、设计流程、实现方法及其在无线通信中的应用。
一、微带滤波器的基本原理微带滤波器（Microstrip Filter）是一种基于微带线和附加衬底的元器件。
它通过在一条微带线（或几个相互交错的微带线）上挂载电容、电感和电阻等元件来实现滤波功能。
微带滤波器的基本结构如图1所示。
图1 微带滤波器基本结构图微带线的特性阻抗通常为50欧米，而微带滤波器需要特定的阻抗、通带和截止频带。
为了实现这些要求，滤波器需要在微带线模型上添加附加的元件来调整频率响应。
元件的安装可以使用多种方法，如串联、并联、交替安装等。
二、基于HFSS的微带滤波器设计流程首先需要明确滤波器的指标要求，包括通带和阻带的带宽、通带和阻带的中心频率、阻带衰减和通带波纹等参数。
这些指标根据具体应用需求而定，对于不同的应用场景可能存在较大差异。
2. 设计微带线结构在得到了所需的指标要求之后，需要根据这些要求设计微带线结构。
常用的方法是采用已有的文献或实验数据资料作为参考模板，进行修改和优化。
设计微带线时需要确定线宽、线距、衬底材料和厚度等参数，以实现所需的过渡阻抗和其他指标。
3. 添加补充元器件为了实现所需的频率响应，需要在微带线模型上添加各种补充元器件。
这些元器件包括电容、电感和电阻等，具体安装方式根据所需指标而定。
4. 模拟仿真使用HFSS软件进行微带滤波器的模拟仿真，得到滤波器的频率响应图和其他重要参数。
常规方法是在仿真软件中建立微带滤波器的三维模型，在模拟中通过修改材料参数、添加元器件、调整参数等方式进行仿真分析。
微带低通滤波器的设计1
微带低通滤波器的设计一、题目低通滤波器的设计技术参数：f < 900MHz；通带插入损耗；带外100MHz损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm。
仿真软件：HFSS二、设计过程1、参数确定：设计一个微带低通滤波器，其技术参数为f < 900MHz；通带插入损耗；带外100MHz损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm 。
2、设计方法：用高、底阻抗线实现滤波器的设计，高阻抗线可以等效为串联电感，低阻抗线可以等效为并联电容，计算各阻抗线的宽度及长度，确保各段长度均小于λ/8（λ为带内波长）。
3、设计过程：（1）确定原型滤波器：选择切比雪夫滤波器，Ώs = fs/fc = 1.82，Ώs -1 = 0.82及Lr = 0.2dB，Ls >= 30，查表得N=5，原型滤波器的归一化元件参数值如下：g1 = g5 = 1.3394，g2 = g4 = 1.3370，g3 = 2.1660，gL= 1.0000。
该滤波器的电路图如图1所示：图1（2）计算各元件的真实值：终端特性阻抗为Z0=50Ώ，则有C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*9*10^8*50) = 4.7372 pF，C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*9*10^8*50) = 7.6606 pF，L2 = L4 = Z0*g2/(2*pi*f0) = 50*1.3370/(2*3.1416*9*10^8) = 11.8277 nH。
（3）计算微带低通滤波器的实际尺寸：设低阻抗（电容）为Z0l = 15Ώ。
经过计算可得W/d = 12.3656，ε e = 2.4437，则微带宽度 W1 = W3 = W5 = W = 1.000*12.3656 = 12.3656mm，各段长度 l1 = l5 = Z0l*Vpl*C1 =15*3*10^11/sqrt(2.4437)*4.7372*10^-12 = 13.6370mm，l3 = Z0l*Vpl*C3 =15*3*10^11/sqrt(2.4437)*7.6606*10^-12= 22.0526mm，带内波长λ = Vpl/f =3*10^11/(sqrt(2.4437)9*10^8) = 213.23780mm，λ/8 = 26.654725mm，可知各段均小于λ/8，符合要求。
基于HFSS的微波带阻滤波器设计
基于HFSS的微波带阻滤波器设计引言：微波带阻滤波器是一种能够阻止特定频段信号传输的电路器件，在无线通信和雷达系统中具有广泛的应用。
本文将基于HFSS软件来设计一种微波带阻滤波器。
设计目标：设计一个具有中心频率为2GHz，带宽为500MHz的微波带阻滤波器，并实现较好的阻带衰减。
设计步骤：1. 确定滤波器类型：根据设计要求，我们选择了以理想带阻类型为参考，具体选择了Cauer型带阻滤波器。
2.选择滤波器结构：根据设计要求，我们选择了巴特沃斯微带滤波器结构，它具有简单的结构和相对较好的性能。
3.确定滤波器的阻带和通带：根据设计要求，我们确定了滤波器的上下阻带频率和通带频率。
4.开始HFSS软件设计：根据以上设计目标和步骤，我们打开HFSS软件，并进行以下设计：a)创建一个适当大小的板材作为基底。
b)选择适当的介质材料，以获得所需的介电常数。
c)绘制微带线结构和抗地面。
d)添加滤波器元件，例如阻抗转换器和耦合缝隙等，以实现所需的滤波特性。
e)对设计进行模拟和优化，以获得最佳性能。
5.导出设计文件：优化完成后，将设计导出为标准格式的文件，以便进行后续的制作和测试。
6.制作和测试：根据导出的设计文件，制作实际的滤波器电路，并使用合适的测试设备进行性能测试。
结论：本文介绍了基于HFSS软件的微波带阻滤波器的设计流程。
通过HFSS 的模拟和优化功能，我们能够快速设计出符合要求的滤波器电路，并能够预测其性能。
通过实际制作和测试，我们可以验证设计结果，并对其进行修正和改进。
微波带阻滤波器的设计是一个复杂的过程，需要对电磁场和滤波器原理有一定的理解和经验。
然而，使用HFSS等仿真软件可以大大简化设计过程，并提高设计效率和准确性。
微带滤波器的设计制作与调试
S参数测试框图
噪声系数测试框图
低噪声放大器的调试（续）
? 需要测试的参数主要有以下几个 ?S11，S22：输入、输出端的反射系数 ?S21：传输系数，由此可测得放大器的增益 ?噪声系数
? 将测试结果与仿真结果相比较，并看其是否满 足设计指标。
? 若不满足设计指标，则对结果进行分析后，通 过调整元器件的参数（电容，电感，电阻的 值），使其达到设计指标。
? 噪声系数
? 定义 ? 意义是信号通过放大 ?ê è?
器后，信噪比恶化的
Sin ￠ ? 2¨?·′ ó ?÷ Sout ?ê 3?
Nin
Nout
倍数。
低噪声放大器的技术指标（续）
? 稳定系数
定义 ?
K
1? ?
S 11 2 ?
S 22
2?
D2
2 S 12 S 21
式中S11，S22，S21，S12是晶体管的S参数，
低噪声放大器的设计
? 设计时要注意的问题
? 晶体管模型的选择
? sp模型：属于小信号线性模型，模型中已经 带有了确定的直流工作点，和在一定范围内 的S参数。
? 大信号模型：可以用来仿真大、小信号，需 要自行选择直流工作点，仿真时要加入馈电 电路和电源。带有封装的大信号模型可以用 来生成版图。
? 集总参数元件的取值
?SP模型的优化仿真
?将噪声系数、放大器增益、稳定系数都加入
优化目标中进行优化，并通过对带内放大器 增益的限制来满足增益平坦度指标，最终达 到各个要求指标。
?如果电路稳定系数变得很小 (低于0.9)，或
者S(1,1) 的值在整个频带内的某些频点在 0dB以上，则需要加入负反馈，改善放大器 的稳定性。
ADS微带滤波器设计方法课件
进行参数优化
通过调整滤波器参数，如电感、 电容、长度、宽度等，对滤波 器性能进行优化。
进行仿真验证
通过仿真软件对所设计的滤波 器进行性能验证，确保满足设 计要求。
03
ADS微带滤波器设计实践
建立设计工程
确定设计目标
明确滤波器的性能指标，如通带范围、 阻带范围、插入损耗等。
选择合适的微带线结构
设定工作频率和介质参数
根据设计目标和工作频率，设定合适 的介质参数，如厚度、相对介电常数 等。
根据设计需求，选择合适的微带线结 构，如平行耦合线、发卡型等。
参数设置与优化
01
02
03
调整耦合系数
通过调整微带线间的距离、 宽度等参数，优化耦合系 数，以实现理想的滤波器 性能。
优化谐振器长度
调整谐振器的长度，以实 现所需的频率响应。
02
ADS微带滤波器设计基础
微带线理论
微带线定义
01
微带线是一种传输线，它由一个介质基片上的一条金属导带和
两条金属接地边构成。
微带线特性
02
微带线具有低阻抗、高共模抑制比、低辐射等特性，广泛应用
于微波和毫米波频段的电路设计中。
微带线传输模式
03
微带线主要传输准TEM模，即电场和磁场分量在传输方向上为
ADS软件介绍
ADS（Advanced Design System） 是一款微波电路和系统设计软件，由 美国安捷伦公司开发，提供了从电路 设计、仿真、版图绘制到系统仿真的 全流程解决方案。
ADS软件具有友好的用户界面和强大 的功能模块，支持多种设计工具和第 三方软件接口，广泛应用于通信、雷 达、电子战等领域的电路和系统设计。
05
微带滤波器的设计
微带滤波器的设计微带滤波器（microstrip filter）是一种常用的电子滤波器，它具有结构简单、制作成本低、易于集成等优点，因此在无线通信、雷达系统、微波封装等领域得到广泛应用。
本文将介绍微带滤波器的设计流程和关键要点。
首先，微带滤波器的设计流程可以分为以下几个步骤：确定滤波器参数、选择滤波器类型、确定滤波器阶数、计算微带线宽度和长度、构造网络模型、优化设计。
第一步是确定滤波器的参数，包括中心频率、带宽、阻带衰减等。
这些参数直接影响着滤波器的性能和应用场景，因此需要根据具体需求进行合理设定。
第二步是选择滤波器类型，常见的微带滤波器类型有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
选择合适的滤波器类型可以更好地满足设计要求。
第三步是确定滤波器的阶数，阶数决定了滤波器的斜率和阻带衰减。
一般情况下，阶数越高，滤波器性能越好，但同时也会增加设计的复杂度。
第四步是计算微带线的尺寸，包括宽度和长度。
微带线的尺寸直接影响滤波器的中心频率和带宽，因此需要进行合理的计算和调整。
第五步是构造滤波器的网络模型，可以使用传统的电路模型或者仿真软件进行建模。
在模型中，需要将微带线和谐振器等元件进行合理的连接和布局。
最后一步是优化设计，通过调整微带线的长度、加入补偿电容电感器等措施，来达到更好的滤波器性能。
优化设计可以使用仿真软件进行参数调整和优化。
除了以上的设计流程，还有一些关键要点需要注意。
首先是微带线的制作工艺，微带线需要精确的制作技术，以确保滤波器的性能和稳定性。
其次是对滤波器的测试和调整，通过实验和测量，可以得到实际滤波器的性能参数，从而进行必要的调整和改进。
最后是设计的可行性和可靠性，滤波器设计需要符合实际应用需求，并且具备足够的抗干扰能力和稳定性。
总的来说，微带滤波器的设计是一项复杂而又重要的任务。
通过合理的设计流程和关键要点的注意，可以得到性能优良的微带滤波器，用于满足不同领域的需求。
小型化微带带通滤波器的设计的开题报告
小型化微带带通滤波器的设计的开题报告开题报告：小型化微带带通滤波器的设计一、研究背景与意义随着无线通信技术的快速发展，对滤波器的性能要求越来越高。
微带带通滤波器具有体积小、重量轻、性能稳定等优点，因此在雷达、通信、导航等领域得到广泛应用。
然而目前市场上的微带带通滤波器在小型化方面仍存在一定的局限性，难以满足日益苛刻的性能要求。
因此本研究旨在设计一款小型化微带带通滤波器，以满足现代通信系统对高性能滤波器的需求。
二、研究目标与内容1. 研究目标：本课题的主要目标是设计一款小型化微带带通滤波器，实现以下目标：（1）降低滤波器的体积和重量；（2）提高滤波器的Q值和带宽稳定性；（3）优化滤波器的带外抑制和插入损耗；（4）满足不同应用场景下的性能要求。
2. 研究内容：为实现上述研究目标，本课题将开展以下研究内容：（1）分析现有微带带通滤波器的设计方法，提取关键参数；（2）基于电磁场理论，建立微带带通滤波器的数学模型；（3）优化滤波器的尺寸、形状和材料选择，实现小型化设计；（4）采用先进的仿真软件对滤波器性能进行模拟验证；（5）制作样品，并进行性能测试与评估。
三、研究方法与步骤1. 文献调研：收集并整理国内外关于微带带通滤波器设计的相关文献资料，了解当前研究现状和发展趋势。
2. 建立数学模型：根据微带带通滤波器的电路原理，建立数学模型，包括传递函数、频率响应等。
3. 优化设计：基于建立的数学模型，采用遗传算法、粒子群算法等优化算法对滤波器参数进行优化，实现小型化设计。
4. 仿真验证：使用先进的电磁场仿真软件对优化后的滤波器性能进行模拟验证，确保满足设计要求。
5. 制作样品：根据优化结果，制作微带带通滤波器样品，并进行性能测试与评估。
6. 结果分析：对测试结果进行分析，总结设计经验，为后续研究提供参考。
四、预期成果与创新点1. 预期成果：成功设计出一款满足性能要求的小型化微带带通滤波器，并进行性能测试与评估。
2. 创新点：本课题将从以下几个方面进行创新：（1）采用先进的优化算法对滤波器参数进行优化，实现小型化设计；（2）优化滤波器的尺寸、形状和材料选择，降低滤波器的体积和重量；（3）采用电磁场仿真软件对滤波器性能进行模拟验证，提高设计的准确性和可靠性。
HFSS3微带滤波器教程
HFSS3微带滤波器教程HFSS (High-Frequency Structure Simulator) 是一种电磁仿真软件，广泛用于设计微带滤波器等高频电路元件。
本教程将介绍基本的微带滤波器设计流程，并使用HFSS软件进行仿真。
首先，我们需要了解微带滤波器的基本原理。
微带滤波器是一种利用微带线和微带电感等元件构成的高频滤波器。
通过控制微带线的宽度、长度和位置，可以实现不同的频率响应。
接下来，我们开始设计一个常见的低通微带滤波器。
首先，打开HFSS软件并创建一个新的项目。
然后，在设计树中右键单击"Design"，选择"Insert"，并选择"Layout"。
这将创建一个层叠的布局。
接下来，点击左侧的"Design Properties"来设置工作频率和单位。
根据需求设置频率为一定的值，例如2GHz。
单位可以选择毫米或英寸，根据习惯选择。
现在，我们需要设计微带线和微带电感。
在布局中，选择"Draw"，然后选择"Line"。
点击并拖动鼠标来绘制微带线的形状。
根据设计要求，设置适当的宽度和长度。
然后在布局中选择"Idea"，然后选择"Inductor"。
点击并拖动鼠标来绘制微带电感的形状。
根据设计要求，设置适当的尺寸。
接下来，我们需要定义微带线和微带电感的材料属性。
在布局中选择"Full Properties"，然后选择"Add Material"。
选择一个合适的材料，设置相应的介电常数和厚度。
现在，我们可以连接微带线和微带电感。
在布局中选中微带线和微带电感的起始点和终止点。
然后，点击右键选择"Connect"。
这将连接两个元件，并形成一个完整的微带滤波器。
完成连接后，我们需要添加端口和仿真设置。
HFSS13微带滤波器教程
HFSS13微带滤波器教程HFSS（High-Frequency Structure Simulator）是一种用于高频电磁场分析和设计的计算机辅助工具。
它可以用于微带滤波器的设计和优化，以实现所需的频率响应。
接下来，我们将介绍如何使用HFSS 13来设计微带滤波器。
首先，我们需要定义滤波器的规格和要求。
这包括中心频率，带宽，阻带衰减等。
假设我们要设计一个中心频率为2GHz，带宽为500MHz的低通微带滤波器。
1. 打开HFSS 13软件，在菜单栏中选择"File"，然后选择"New"来创建一个新项目。
在弹出的对话框中，选择"Design"，然后点击"Next"。
2. 在下一个对话框中，输入项目的名称和保存路径，然后点击"Next"。
在下一个对话框中，选择"SI"（Structure Integrated）单位系统，然后点击"Finish"来创建新的设计。
3. 在左侧的"Project Manager"窗口中，选择"Insert"，然后选择"Design"来创建一个新的设计。
4. 在"Design Type"对话框中，选择"Planar EM"，然后点击"Next"。
5. 在"Design Parameters"对话框中，输入设计的名称和频率范围。
我们可以将起始频率设置为1.75 GHz，结束频率设置为2.25 GHz。
然后点击"Next"。
6. 在"Solution Setup"对话框中，选择合适的求解器选项，并设置其他参数（如自适应网格和网格细化）。
点击"Next"。
微带滤波器设计
BW (60dB点) BW (3dB点)
(14) 止带（stop band 或 reject band） ：对于低通、高通、带通滤波器，指衰减到指定点（如 60dB 点）的带宽
滤波器设计理论
1. 低通滤波器设计是基础
11
– 高通滤波器可用带通滤波器（当通带高 端很高时）代替 – 带阻滤波器可看成低通滤波器与高通滤 波器的组合 – 低通滤波器是带通滤波器的特例 – 低通滤波器原型可作为带通滤波器设计 基础
(4)基本串联带阻滤波器（见图5-5） 基本并联带阻滤波器
基本并联带阻滤波器 基本串联带阻滤波器
4
图5-5 (5)基本滤波器电路的串联、并联构成更复杂的多级滤波器（见 图5-6）
(a) 8个极点的低通滤波器
(b) 6个极点带通滤波器
图5-6
分布参数滤波器
(1)并联λ/4短路线构成的带通滤波器 （见图5-7）
,n
原型滤波器的元件值的归一化及其计算 22
对于两端具有电阻终端的切比雪夫滤波器，当其通带波纹为 LArdB、g0 = 1和ω'1 = 1，它的原型元件值可按以下各式计算：
β = ln⎜ coth
⎝ ⎛ L Ar ⎞ ⎟ 17.37 ⎠ ⎛β ⎞ γ = sinh ⎜ ⎟ ⎝ 2n ⎠ ⎡ (2k − 1)π ⎤ a k = sin ⎢ ⎥, k = 1,2, ⎣ 2n ⎦ ⎛ kπ ⎞ bk = γ 2 + sin 2 ⎜ ⎟, k = 1,2, ⎝ n ⎠ 2a g1 = 1 r
2
式中ρ为驻波系数
定义负载电流的相位φT为
φT = arg(I L )
则群时延（group delay）τD为 ∂φ T 1 dφ T τD = = （秒） ∂ω 2π df τ D 表示信号经过滤波器的时延。信号带宽内不同频率分量时延 不同将引起调频信号的畸变。最大可允许的畸变可以用DLP来量 度。DLP定义为在给定频带范围内器件相位与线性变化时的相位 的最大偏离
微带波滤波器的设计
微带波滤波器的设计微带波滤波器是一种常用的电子滤波器，用于在特定频率范围内通过或抑制信号。
它由一个导电性的微带（stripline）传输线和附加的固态结构组成，可以实现对信号的频率选择性的控制。
在本文中，我们将详细介绍微带波滤波器的设计原理和步骤。
首先，微带波滤波器的设计需要确定一些基本参数，包括中心频率、带宽和损耗等。
中心频率是滤波器所需通过或抑制的信号频率，带宽是中心频率上下限之间的频率范围，损耗是信号在通过滤波器时的功率损耗。
接下来，我们需要选择适合设计的微带波传输线。
微带波传输线由导体层、介质层和接地层组成，其结构通常是平面的，并且通过调整导体层和介质层的几何尺寸来实现所需的频率响应。
常用的介质材料包括氧化硼、聚四氟乙烯（PTFE）等。
选择合适的微带波传输线需要考虑频率响应、功率容量和尺寸等因素。
确定了微带波传输线的结构和材料后，我们可以利用微带线传输线理论和微带带微带线传输线模型来设计滤波器。
其中，微带线传输线理论可以通过矩阵参数法或传输线理论来描述传输线的特性，微带线传输线模型则是微带线传输线的等效电路模型，用于计算滤波器的响应。
设计微带波滤波器的关键是通过调整微带波传输线的几何尺寸来实现所需的频率响应。
通常，微带线的宽度、长度和厚度是影响传输线阻抗和传播特性的主要参数。
例如，增加微带线的宽度可以降低传输线的阻抗，而增加微带线的长度可以减小传输线的频率。
利用微带线传输线理论和模型，我们可以通过计算和仿真来确定适合的几何尺寸，以实现所需的频率响应。
在设计微带波滤波器时，还需要考虑到其他因素，如匹配网络、耦合结构和终端阻抗等。
匹配网络可以用于实现滤波器与输入、输出传输线的匹配，从而提高信号的传输效率。
耦合结构可以用于实现不同滤波器传输线之间的耦合，从而实现复杂的滤波特性。
终端阻抗可以用于调整微带波滤波器的输入、输出阻抗，以满足特定的应用需求。
最后，设计完成后，我们可以利用电路设计软件进行仿真和优化。
实验4-阶梯阻抗微带低通滤波器
实验四：6.3阶梯阻抗微带低通滤波器设计
一、设计要求
设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，技术指标:截止频率f=2.2 GHz，通带内最大波纹L AR =0.2 dB，S11小于-16 dB;在阻带频率fs=4GHz处，阻带衰减L AS不小于30 dB。
输入、输出端特性阻抗Z0=50Ω。
采用微带线阶梯阻抗结构实现，高阻抗线特性阻抗Z0h=106Ω，低阻抗线特性阻抗Z01=10Ω。
微带基板参数εr =9.0，H=800 um，T=10 um。
要求:确定阶梯阻抗微带低通滤波器的结构尺寸，分析滤波器性能，进行适当调节、优化，使其满足指标要求。
记录滤波器的最终优化结果，总结设计和调节的经验。
二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、低通原型滤波器设计
2、得到原型滤波器参数
3、阶梯阻抗微带滤波器初值计算
4、阶梯阻抗微带滤波器仿真及优化
四、数据记录及分析
1、低通原型滤波器设计
低通原型滤波器电路图（未优化）如下：
2、优化得到原型滤波器参数
不知道为什么试了很多次，都只能完成两个指标的优化，所以就取了如下优化参数：
3、阶梯阻抗微带滤波器初值计算
参数W/um εre l L1、l L2/um lc1、lc3/um Lc2/um 高阻抗线92.42 5.376 5808.96 \ \
低阻抗线8429.86 7.83 \ 1930.79 3293.3
4、阶梯阻抗微带滤波器仿真及优化
最终优化后的微带电路原理图，布线图和测量图：
最终，这个实验花了很长时间，效果还是没有达到优化的结果，试验了很多次，原因也没有找到决定因素。
惭愧，哎！。
微带滤波器的设计
微带滤波器的设计微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。
它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。
在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。
微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。
滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。
对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
1 微带滤波器的原理微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。
最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。
微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。
这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。
微带滤波器是在印刷电路板上，根据电路的要求以及频率的分布参数印刷在电路板上的各种不同的线条形成的LC分布参数的滤波器。
2 滤波器的分类最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。
图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。
带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
按滤波器的频率响应来划分，常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及等；按滤波器的构成元件来划分，则可分为有源型及无源型两类；按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。
设计一个微带滤波器
关闭优化控件后的原理图
观察仿真曲线
点击工具栏中的Simulate 会出现图形显示窗口。
按钮进行仿真，仿真结束后
观察仿真曲线（续）
点击图形显示窗口左侧工具栏中的 按钮，放置一个方 框到图形窗口中，这时会弹出一个设置窗口(见下页图)， 在窗口左侧的列表里选择S(1,1)即S11参数，点击Add按钮 会弹出一个窗口设置单位(这里选择dB)，点击两次OK后， 图形窗口中显示出S11随频率变化的曲线。 用同样的方法依次加入S22，S21，S12的曲线，由于滤波 器的对称结构，S11与S22，以及S21与S12曲线是相同的。 为了准确读出曲线上的值，可以添加Marker，方法是点击 菜单中的Marker -> New，出现Instert Marker的窗口，接 着点击要添加Marker的曲线，曲线上出现一个倒三角标志， 点击拖动此标志，可以看到曲线上各点的数值。
进行参数优化（续）
经过数次优化后，CurrentEf的值为0，即为优化 结束。优化过程中根据情况可能会对优化目标、 优化变量的取值范围、优化方法及次数进行适当 的调整。
观察仿真曲线
优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真的曲线。 方法是点击原理图工具栏中的 按钮，然后点击优 化控件OPTIM，则控件上打了红叉表示已经被关掉。 要想使控件重新开启，只需点击工具栏中的 按钮， 然后点击要开启的控件，则控件上的红叉消失，功能 也重新恢复了。 对于原理图上其他的部件，如果想使其关 闭或开启，也可以采取同样的方法。
优化目标的设置（续）
优化目标的设置（续）
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(这里要求通带衰减小于2 dB，阻带衰减大于40 dB)，最后一个的优化参 数是S11，用来设定通带内的反射系数(这里要 求小于 -20 dB)，具体数值见下页图。 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。
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填入50 Ohm和90 deg可以算出微带线的线宽1.52 mm和长度 13.63 mm(四分之一波长)。
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微带线计算工具（续）
微带线计算工具（续）
另外打开的一个窗口显示当前运算状态以及错 误信息。
设置微带器件的参数
双击两边的引出线TL1、TL2，分别将其宽与长设为1.52 mm和2.5 mm(其中线长只是暂定，以后制作版图时还会修 改)。 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。 双击每个耦合线节设置参数，W、S、L分别设为相应的变 量，单位mm，其中的W1与W2参数代表该器件左右相邻两 侧的微带器件的线宽，它们用来确定器件间的位置关系。 在设置W1、W2时，为了让它们显示在原理图上，要把 Display parameter on schematic的选项勾上。
创建新的工程文件（续）
工程文件创建完毕后主窗口变为下图
创建新的工程文件（续）
同时原理图设计窗口打开
微带滤波器的设计
平行耦合线带通滤波器的设计
下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的 耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线 节长度约为四分之一波长(对中心频率而言)，构成谐振 电路。我们以这种结构的滤波器为例，介绍一下设计的 过程。
设计一个微带滤波器
（一）实验目的
了解微波滤波电路的原理及设计方法。 学习使用ADS软件进行微波电路的设计， 优化，仿真。 掌握微带滤波器的制作及调试方法。
（二）实验内容
使用ADS软件设计一个微带带通滤波器， 并对其参数进行优化、仿真。 根据软件设计的结果绘制电路版图，并 加工成电路板。 对加工好的电路进行调试，使其满足设 计要求。
在窗口的Substrate Parameters栏中填入与MSUB中相同的微带线参数。 在Cpmpnet Parameters填入中心频率(本例中为3.05GHz)。 Physical栏中的W和L分别表示微带线的宽和长。 Electrical栏中的Z0和E_Eff分别表示微带线的特性阻抗和相位延迟。 点击Synthesize和Analyze栏中的 箭头，可以进行W、L与Z0、 E_Eff间的相互换算。
设置微带电路的基本参数（续）
修改微带线参数窗口(左图)，也可以点击MSUB下面 的文字直接进行修改(右图)，但要注意数字与单位 之间有一个空格.
微带线计算工具
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，具体方法是点击菜单栏Tools -> LineCalc -> Start Linecalc，出现一个新的窗口(如下页图)。
生成滤波器的原理图
在原理图设计窗口中选择微带电路的工具 栏 窗口左侧的工具栏变为右图所示 在工具栏中点击选择耦合线Mcfil 并在右侧的绘图区放置 选择微带线MLIN 以及控件 MSUB 分别放置在绘图区中 选择画线工具 将电路连接好， 连接方式见下页图
生成滤波器的原理图（续）
设置微带电路的基本参数
（三）微带滤波器的技术指标
通带边界频率与通带内衰减、起伏 阻带边界频率与阻带衰减 通带的输入电压驻波比 通带内相移与群时延 寄生通带
（三）微带滤波器的技术指标（续）
前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标， 决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带 阻等)。 输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。 群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为 d/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生 相位失真。 寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引 起的 ，它是离设计通带一定距离处又出现的通带， 设计时要避免阻带内出现寄生通带。
上页图中五个Mcfil表示滤波器的五个耦合线节，两 个MLIN表示滤波器两端的引出线 双击图上的控件MSUB设置微带线参数
H:基板厚度(0.8 mm) Er:基板相对介电常数(4.3) Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm)
耦合线节参数设置窗口
设置微带器件参数后的原理图
添加变量
单击工具栏上的VAR 图标，把变量控件VAR放置 在原理图上，双击该图标弹出变量设置窗口，依次 添加各耦合线节的W，L，S参数。 在name栏中填变量名称，Variable Value栏中填变量 的初值，点击Add添加变量，然后单击 Optimization/Statistics Setup…按钮设置变量的取值 范围，其中的Enabled/Disabled表示该变量是否能被 优化（见下页图）。 耦合线节的长L约为四分之一波长(根据中心频率用微 带线计算工具算出)，微带线和缝隙的宽度最窄只能 取0.2 mm(最好取0.5 mm以上)。
等效电路
微带滤波器的设计（续）
设计指标：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起 伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于40dB， 端口反射系数小于-20dB。 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。
（四）ADS软件的使用
本节内容是介绍使用ADS软件设计微带 带通滤波器的方法：包括原理图绘制， 电路参数的优化、仿真，版图的仿真等。 下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使 用方法。
ADS软件的启动
启动ADS进入如下界面
创建新的工程文件
点击File->New Project设置工程文件名 称（本例中为Filter）及存储路径 点击Length Unit设置长度单位为毫米