实验四_微波射频带通滤波器设计
微波滤波器的设计及实例.
滤波器（Filter ）（一）滤波器之种类以信号被滤掉的频率范围来区分，可分为「低通」（Lowpass）、「高通」（Highpass）、「带通」（Bandpass）及「带阻」（Bandstop）四种。
若以滤波器原型之频率响应来分，则常见有「巴特沃斯型」（Butter-worth）、「切比雪夫I型」（Tchebeshev Type-I）、「切比雪夫II型」（Tchebyshev Type-II）及「椭圆型」（Elliptic）等几类。
若以使用组件型态来分，则可分为「主动型」（Active）及「被动型」（Passive)两类。
其中「被动型」又可分为「L-C型」（L-C Lumped）及「传输线型」（Transmission line）。
而「传输线型」以其结构不同又可分为「平行耦合型」（Parallel Coupled）、「交叉指型」（Interdigital）、「梳型」（Combline）及「发针型」（Hairpin-line）等不同型态。
这里以较为常使用的「巴特沃斯型」（Butterworth）、「柴比雪夫I 型」（Tchebeshev Type-I）为例，说明其设计方法。
（二）「低通滤波器」设计方法(A) 「巴特沃斯型」（Butterworth Lowpass Filter ）步骤一：决定规格。
电路特性阻抗（Impedance ）: Zo (ohm) 通带截止频率（Cutoff Frequency ）: fc (Hz) 阻带起始频率（Stopband Frequency ）: fx (Hz)通带衰减量（Maximum Attenuation at cutoff frequency ）: Ap (dB) 阻带衰减量（Minimum Attenuation at stopband frequency ）：Ax(dB)步骤二：计算组件级数（Order of elements ，N ）。
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⋅≥c x Ap Ax f f N log 110110log 5.010/10/ ， N 取最接近的整数。
实验四微带线带通滤波器设计
实验四微带线带通滤波器设计实验四：基于ADS软件的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计与仿真⼀、实验原理滤波器是⽤来分离不同频率信号的⼀种器件，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，微带电路具有体积⼩，重量轻、频带宽等诸多优点，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。
平⾏耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中是被⼴为应⽤的带通滤波器。
1、滤波器的介绍滤波波器可以分为四种：低通滤波器和⾼通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
射频滤波器⼜可以分为以下波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。
滤波的性能指标：频率围：滤波器通过或截断信号的频率界限通带衰减：滤波器残存的反射以及滤波器元件的损耗引起阻带衰减：取通带外与截⽌频率为⼀定⽐值的某频率的衰减值寄⽣通带：有分布参数的频率周期性引起，在通带外⼜产⽣新的通带2、平⾏耦合微带线滤波器的理论当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，平⾏耦合微带传输线由两个⽆屏蔽的平⾏微带传输线紧靠在⼀起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作⽤，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。
平⾏耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之⼀波长耦合线段构成，她是⼀种常⽤的分布参数带通滤波器。
当两个⽆屏蔽的传输线紧靠⼀起时，由于传输线之间电磁场的相互作⽤，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。
根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为⼩段串联电感和⼩段并联电容。
每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。
单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。
如果将多个单元级联，级联后的⽹络可以具有良好的滤波特性。
⼆、耦合微带线滤波器的设计的流程1、确定滤波器指标2、计算查表确定滤波器级数N3、确定标准滤波器参数4、计算传输线奇偶模特性阻抗5、计算微带线尺⼨6、仿真7、优化再仿真得到波形图设计参数要求：（1）中⼼频率：2.4GHz；（2）相对带宽：9%；（3）带波纹：<0.5dB；（4）在频率1.9GHz和2.9GHz处，衰减>20dB；（5）输⼊输出阻抗：50Ω。
微波带通滤波器设计论文,毕业设计
成都信息工程学院毕业设计（论文）题目：微波带通滤波器设计专业：通信工程班级：B02621姓名：何双良学号：13指导老师：蒋正萍巫从平二零零六年六月十日毕业设计（论文）专业通信工程班次 B02621姓名何双良指导老师蒋正萍巫从平电子机械高等专科学校二零零六年六月微波带通滤波器设计何双良成都信息工程学院[摘要]本文对微波理论及微波滤波器作了详细的介绍。
其中有微波技术的发展以及滤波器的分类、特点和应用。
平行耦合线微波带通滤波器设计方法和参数计算，并对计算结果进行仿真验证。
经过仿真符合设计要求，表明此设计方案正确。
关键词：微波带通滤波器平行耦合微带线频率变换 ADS软件仿真Microwave tape the clear design of wave filterShuangliang HeChengdu university of information technology[Abstract] This paper for microwave theoretical and microwave wave filter have made detailed introduction. In which, there are the development of microwave technology as well as the classfication of wave filter , characteristic and application. Parallel couple line microwave tape the clear design method and parameter calculation of wave filter, and verify as calculating result to carry out emulation. Through emulating , accord with design requirement, it is correct to show this design scheme.Keyword : Microwave tape clear wave filter Parallel couple microstrip line Frequency is alternated ADS Emulate前言当今信息社会的发展依赖于通信技术的发展，而基于多媒体的全球个人通信系统中的无线通信将得到更大的发展。
AWR射频微波电路设计与仿真教程实验报告
AWR射频微波电路设计与仿真教程课程实验报告实验名称DBR带通滤波器、功率分配器与耦合器设计i、功率分配器设计一、实验目的设计一个2路等分功率分配器，采用微带电路结构。
输入端特性阻抗Z＝50Ω，工作频率f0＝3GHz，要求S11、S23＜-30dB:基板参数εr＝9.8，H＝1000um，T＝18um。
基本内容:测量特性指标S11、S21、S23(单位dB)与频率(0.5f0～1.5f0)的关系曲线。
调节微带线的尺寸，使功分器的性能达到最佳。
进阶内容:进行版图设计，包括元件封装、布线调节，尤其是 MTRACE2元件的布线扩展内容:利用自动电路提取(ACE)技术，提取电磁模型，进一步缩小版图尺寸。
二、实验仪器硬件：PC；软件：AWR Design Environment 10三、实验步骤⑴初始参数计算根据设计要求，在应用软件进行仿真设计之前，首先需要确定功率分配器的结构，进行电路初值计算。
一个2路等分功率分配器的结构如图4-6所示。
图中，Z0＝5092，Za、2o的长度均为o4。
其他参数计算:Zo＝Z，Zo＝Zos＝V2Zo，Za＝Zas＝Z，R＝2Z0将计算结果填入表4-1。
⑵电路图仿真与分析1、创建新工程（命名为Ex4.emp）2、设置单位（GHz、Ohm、um）3、设置工程频率（单位GHz，start为1.5，stop为4.5，step为0.01）4、创建原理图5、版图细调检查MTRACE2元件，对该元件进行布线操作，微调之后得到结果如下：6、版图对比分析得到MTRACE2 X1元件参数值为：DB { 2800,1807.134,2412 }umRB { 270,180,270 }W 406L 10004.739BType 2M 0.6对比图表如下：将布线向左侧版图靠拢，会得到不一样的仿真结果。
⑷电磁提取分析一、A CE分析1、添加提取器（STACKUP元件、EXTRACT模块）2、选择提取原件3、提取4、提取出的电磁结构如下图：进行电磁电路联合仿真，得到如下图所示：5、版图小型化调整结果如下：2D结构：6、提取三维电磁电路模型如下：6、进一步压缩版图尺寸得到的模型和分析结果如下：二、A XIEM分析AXIEM分析过程与ACE相似，只是将Simulator项改成AXIEM，不再赘述。
微波与射频-LC滤波器
LC滤波器仿真实验
(一)实验目的
了解LC低通滤波器的设计方法及原理
(二)实验步骤
1.建工程，创原理图，绘制LC原理图，并设置好相关的电路参数以及工作频
率，进行仿真，画出S21图。
2.通过修改C1和C2的值，得到理想的S21图，再把调谐好的值更新到原理图。
3.设置相关参数，得到刷新后的巴特沃兹响应曲线，查看滤波器的参数，并在
原理图窗口显示出来。
4.得到滤波器子电路，进行滤波器仿真。
5.进行Kuroda转换，得到新的滤波器子电路。
6.再次对原理图进行优化仿真，得到新的S21图，在数据显示窗口添加S21参
数观察。
(三)实验结果
1、调整后的原理图
2、仿真所的S21图
从图中可以看出滤波器在8GHz处的插入损耗S21为18.596dB,大于15dB，满足设计要求。
滤波器设计
1、滤波器仿真
2、在原理图中仿真插入损耗S21、回波损耗S11
观察得之滤波器在4.000GHz处插入损耗为1.369dB，在8GHz处插入损耗为68.878dB，大于15dB，回波损耗为5.680dB，基本满足设计要求。
（四）总结与体会
滤波器的设计让自己可以很好地结合其他课中的滤波器设计，相互结合和借鉴，提高实验效果。
射频微波电路综合课程设计带通滤波器实验报告(模板)
射频微波电路综合课程设计带通滤波器实验报告射频微波电路综合课程设计带通滤波器实验报告篇一：射频电路课程设计摘要滤波电路的综合设计是相当复杂的，需要好多理论知识和数学知识做铺垫，我们知道用于无线的模拟电路是在吉赫兹频段，高性能计算机、工作站，当然还有作为这方面例子的个人计算机，他们所使用电路的时钟频率不断的增加。
全球定位系统载波频率在122 7.60m hz~1575.42mh z范围，而此次课程设计主要向大家介绍最大平滑巴特沃兹微波电路和等波纹契比学夫微波电路设计方法。
当微波电路工作在射频的低端频段，可以使用集总参数的元件进行设计，利用集总参数的电感和电容，按照一定的设计规则选取合适的电路和元件的参数，就可以实现归一化低通滤波电路的设计。
然后通过利用频率变换就可以低通微波电路、高通微波电路、带通微波电路和带阻微波电路的设计。
关键字：滤波电路平滑巴特沃兹微波电路等波纹契比学夫微波电路一引言通过对射频设计电路的学习，我们知道无线通信的快速发展，更紧凑的滤波器和混频器电路正在被设计和使用。
通常这些电路的工作频率高于1Ghz。
毫无疑问这种趋势将会继续下去，因此不仅要有独特性能的技术装置，而且要学会对高频电路中遇到的问题进行分析，我们知道随着频率的升高以及其相应的电磁波的波长变得可与分立电路元件的尺寸相比拟时，电阻、电容和电感这些元件的电响应就开始偏离他们的理想频率特性，下面将简单的向大家介绍一下本次滤波电路的设计方法，以及如何对其进行归一化。
射频微波滤波器的设计仿真与测试
射频微波滤波器的设计仿真与测试一、实验目的1.掌握低通原型滤波器的结构2.掌握最平坦和等波纹型低通滤波器原型频率响应特性3.了解频率变换法设计滤波器的原理及设计步骤4.了解利用微带线设计低通、带通滤波器的原理方法5.掌握用ADS 进行微波滤波器优化仿真的方法与步骤。
二、实验原理2.1．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2.2 插入衰减法设计滤波器通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性： 插损法是一种系统的综合方法，可高度地控制整个通带和阻带内的幅度和相位特性，可以计算出满足应用需求的最好响应。
如要求插损小，可用二项式响应；而切比雪夫响应能满足锐截止的需要；若可牺牲衰减率的话，则能用线性相位滤波器设计法获得好的相位响应。
插损法使滤波器性能提高的最为直接的方法便是增加滤波器的阶数，滤波器的阶数等于元件的个数。
2.3 集总元件低通滤波器原型最平坦响应滤波器设计dB P P L Lin A lg 102.4 滤波器的实现--频率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2.5 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(集总元件)（4）微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三．练习题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。
原理图：仿真结果：版图仿真结果：实验结果分析：结果基本上达到要求。
带宽2.35GHZ-2.55GHZ，袋内衰减在3dB以内，2.3GHZ一下以及在2.75GHZ以上衰减达到大于40dB，端口反射系数较小。
四．滤波器的测量--AV36580A矢量网络分析仪。
射频实验四实验报告
实验四射频微波滤波器的设计仿真与测试一、实验目的1.掌握低通原型滤波器的结构；2.掌握最平坦和等波纹型低通滤波器原型频率响应特性；3.了解频率变换法设计滤波器的原理及设计步骤；4.了解利用微带线设计低通、带通滤波器的原理方法；5.掌握用ADS进行微波滤波器优化仿真的方法与步骤。
二、滤波器原理2.1滤波器的技术指标滤波器的技术指标有：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。
2.2插入衰减法设计滤波器插损法是一种系统的综合方法，可高度地控制整个通带和阻带内的幅度和相位特性，可以计算出满足应用需求的最好响应。
如要求插损小，可用二项式响应；而切比雪夫响应能满足锐截止的需要；若可牺牲衰减率的话，则能用线性相位滤波器设计法获得好的相位响应。
插损法使滤波器性能提高的最为直接的方法便是增加滤波器的阶数，滤波器的阶数等于元件的个数。
2.3集总元件低通滤波器原型最平坦响应滤波器设计切比雪夫滤波器设计 :2.4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(集总元件)；（4）微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。
三、集总参数滤波器3.1 设计一LC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100 MHz，衰减大于20 dB，Z0=50Ω。
原理图：仿真波形：四、微波滤波器的实现微波频率下的集总元件滤波器会出现两个问题：第一，集总元件如电感或电容仅有有限值可供选择，且在微波频率下会存在不可避免的寄生频率效应；第二，滤波器中各元件间的距离不可忽略。
4.1 设计最平坦响应低通滤波器，通带内波纹系数小于2，截至频率4GHz，8GHz 处插入损耗必须大于15dB，阻抗50 。
原理图：由于电路工作频率高，不宜采用集总元件，需转换为分布参数元件。
射频微波滤波器(4)
双端口网络
[UE
]
AUE CUE
cos
BUE DUE
j sin
ZUE
jZUE sin
cos
1
1 1 S2
S
ZUE
ZUE S
1
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20
3 Kuroda恒等变换 采用冗余传输线段，可实现微波滤波器； 将串联短截线变换为并联短截线，或者相反； 将不能实现的特性阻抗改成较易实现的特性阻抗。
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12
解：谐振频率
1
f0
2
1.038 GHz LC
外品质因数：
QE
0L
2Z0
3.26
固有品质因数：
QF
0L
R
32.62
有载品质因数：
QLD
0L
R2Z0
2.97
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13
信号源的最大资用功率
Pin
VG 2 8Z0
62.5mW
谐振状态下负载得到的功率：
PLOPinQE 2/1QL 2D51.7mW
插入损耗随频率偏移的影响
IL 1 0 lo g (1 2 Q L 2 D ) 1 0 lo g (1 Q Q L F D )2
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14
归一化频率偏差
0 0ff0ff0(ff0 f)0 (fff0)
2(
f
f0
f0)
7
串联谐振电路的三种品质因数
RE RGRL
外品质因数： RE 0,R0
QE
0L
RE
1
RE0C
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赵强微波笔记·如何设计一个带通滤波器
赵强微波笔记·如何设计一个带通滤波器写下这个题目时顿觉胸中有千言，下笔已忘言。
从哪里写起呢，带通滤波器是一个太宽泛的概念了，窄带的宽带的，LC/微带/同轴/波导/介质的。
各种花样的谐振器，各种花样的耦合结构。
但不管如何变化，有两个概念始终无法避开；谐振和耦合，各种设计方法也都是为了如何准确的确定谐振频率和谐振器间的耦合量。
各种技术进步也都是为了找到更小，Q值更高的谐振结构。
同时自己为什么这么喜欢滤波器，滤波器是微波的一个基础器件，在前人的论文中已经证明了任何宽带匹配网络都是滤波器结构，自己对微波的感觉也从这个器件中获益良多。
· 一个波导同轴转换是一个滤波器结构· 一个极化转换器是一个滤波器结构· 一个OMT是一个滤波器结构· 一个功分器也可以是一个滤波器结构· 甚至一个天线也是一个滤波器结构（实现了50欧和自由空间阻抗的匹配）· 你也可以把滤波器和衰减器结合起来设计一个均衡器当通过大量的实践，有了大量不同结构的谐振结构和耦合结构的概念，我们在微波有源产品设计中你可以感觉到信号可能会从那些地方窜来窜去，你可以让你的链路更加干净有序。
未来一段时间计划总结一下有价值的滤波器设计理念，今天用一个5阶1805MHz～1880MHz的同轴梳线滤波器的例子来说明如何设计一个简单的带通滤波器。
1.带通滤波器的设计步骤一个带通滤波器应该遵循以下设计步骤：1.1）指标分析，方案初步规划：多少级谐振，多大的Q值合适，什么样的结构形式。
这些可以通过couple-fil进行，结构形式能达到的功率容量/温度特性/Q值等物理特性需根据经验判断。
一般情况下Q 值为：· 微带/LC：一个量级约为50～200左右· 悬置带线/螺旋滤波器/TEM介质：约为200~ 800量级· 同轴梳线：800～2000量级· 波导：6000左右· TE01介质：1000~ 20000左右1.2）结构规划：结构规划是产品设计很重要的一步，通过结构规划你可以确定谐振器如何排布，用什么样子的耦合方式合适，为后续设计指明方向。
射频ADS微波HFSS相关 微波实验四 微波滤波器
实验四微波滤波器测量实验一实验目的1．掌握微波低通、带通滤波器的工作原理2．学会使用AV3620矢量网络分析仪测量微波滤波器的幅频特性二实验原理1. 低通滤波器1.1 集总元件低通原型滤波器集总元件低通原型滤波器是设计微波滤波器的基础。
一般低通原型滤波器的两种可行结构如图4-1所示，它是个LC梯型网络，两端各接纯电阻负载，（a）与（b）两电路互为对偶，即串联电感与并联电容存在对换关系。
图4-1 低通原型滤波器的电路g,g,g,,g,g是由网络综合法得出的，它们的物理意义图中各元件值0121n n+如下：1~g |k k n =⎧=⎨⎩串联电感或并联电容11011g C g g L ⎧⎪⎨⎪⎩'’0'?0若＝（即电容输入），则为信号源的电阻R ＝若＝（即电感输入），则为信号源的电导G '11'1n n n n+n n n C L =⎧=⎨=⎩'＋'＋若 ，则为负载电阻g R g 若 ，则为负载电导g G 在实用中，通常都把低通原型的元件数值对0g 归一化，而频率对截止频率'1ω归一化，即0g 1，'1ω=1。
这种归一化原型很容易变换成其他阻抗水平和频率标度的滤波器，其变换公式如下：对于电阻或电导， 00'R R =R'R ⎛⎫ ⎪⎝⎭ 或 00'G G =G'G ⎛⎫ ⎪⎝⎭（4-1a ） 对于电感， '''0011'1010''R G L L L G R ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫ωω== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ωω⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ （4-1b ）对于电容，'''0011'0110ωω''ωωR G C C C R G ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ （4-1c ）在这些公式中，带“撇”的量是归一化原型的，不带“撇”的量是需要变换的电路的。
微波滤波器的设计制作与调试 射频实验
微波滤波器的设计制作与调试（一）实验目的1.、了解微波滤波电路的原理及设计方法。
2、学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。
3、掌握微带滤波器的制作及调试方法。
（二）实验内容1、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。
2、根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
3、对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。
（三）微带滤波器的技术指标1、通带边界频率与通带内衰减、起伏2、阻带边界频率与阻带衰减3、通带的输入电压驻波比4、通带内相移与群时延5、寄生通带技术指标说明：1、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)。
2、输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。
3、群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为dΥ/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真。
4、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。
本实验要设计的滤波器设计指标：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。
（四）实验过程1、利用ADS软件创建实验原理图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。
图一下图为设置微带器件参数后的原理图：图二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。
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。
将这些量设置为优化变量，进行优化。
添加优化目标及优化控件后的原理图模型：图三然后开始优化，优化目标达到以后，保存优化后的数据然后进行仿真。
微波带通滤波器设计
微波带通滤波器设计XX（陕西理工学院电信工程系通信工程专业XXXXXXXX 陕西汉中 723000）指导教师： XX[摘要]本文论述了应用一个由美国AWR公司开发的Microwave Office微波仿真软件设计一个微波带通滤波器的设计方法，研究了二端口网络的S参数分析方法。
以及讲述了滤波器的两种基本类型：巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器的原理，并通过他们的区别选择了滤波器的设计方案。
最后通过软件对该滤波器进行了最优化仿真设计，并通过仿真结果对滤波器S参数进行分析。
[关键词]AWR；微波仿真；带通滤波器；最优化；S参数；Microwave bandpass filter designLi Wen(Grade07,Class3,Major of Communication Engineering，Dept. of E.I.of Shaanxi University of Technology,HanZhong 723003,China)Tutor: Nie Xiang[Abstract]: This paper discusses the application by the American AWR company developed the Microwave version of Microwave simulation software to design a Microwave bandpass filter, the design method of the research of two-port network S parameters analysis method. And tells the story of the filter two basic types: bart wo filter and chebyshev the principle of filter, and through the difference between the choice of the filter design scheme. Finally, through the filter software to the optimization design simulation, and through the simulation results to filter S parameters are analyzed.[Key words]: AWR; Microwave simulation; Bandpass filter; Optimization; S parameters;目录引言 (4)第一章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 Microwave Office微波仿真软件的介绍 (5)第二章滤波器的基本概念 (7)2.1滤波器的基本形式 (7)2.2二端口网络分析 (7)2.3滤波器的功率 (9)2.4插入损耗和回波损耗 (10)第三章微波带通滤波器的设计 (11)3.1 中心频率的选择 (11)3.2 设计方案的确立 (11)3.3滤波器类型的选择 (11)3.3.1巴特沃斯滤波器 (11)3.3.2切比雪夫滤波器的原理 (13)3.3.4巴特沃斯滤波器与切比雪夫滤波器的比较......... 错误!未定义书签。
微波滤波器的设计制作与调试
耦合线节参数设置窗口
设置微带器件参数后的பைடு நூலகம்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)。
实验一 微波滤波器的设计 制作与调试
（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。
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。
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.
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(a)
(b)
高 、 低阻抗线低通滤波器
0
S21
－5
S11
I/LdB
11.04
4.0
单位：mm
5.78
（2）计算相关参数
f0 f1f27.48， 3FBW f2f11M 0 Hz
s1ffX 02LfXL F1B W 3.33， 3s2fXU ffX 02LF1B W 2.778
s MI(NX1,X2)2.778
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（3） 计算元件节数n
co1sh 1L 0 A/s10 1/1L 0 A/r10 1
0
g
为电导
0
低通变换：
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11
高通变换：
带通变换：
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12
带阻变换：
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二、集总参数滤波器
例：设计一个L-C切比雪夫型低通滤波器,截止频率为75 MHz,衰减为3 dB,波纹为 1dB, 频率大于100 MHz,衰减大 于20 dB，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：
co1sh 1L 0 A/s10 1/1L 0 A/r10 1
n
co1s h s
n取最接近的整数,则n=5
实验四 射频滤波器设计、 仿真、制作与测试
一、滤波器原理
1.1 滤波器的概念
P in
~
O
f
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ滤 波 器
P L
ZL
O
f0
f
如图所示的双端口网络, 设从一个端口输入一具有均匀功率谱的信 号,信号通过网络后,在另一端口的负载上吸收的功率谱不再是均匀的, 也就是说,网络具有频率选择性,这便是一个滤波器。
通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性：
-10
-20
-30
m1
-40
-50
m2
m2 freq=90.00MHz dB(S(2,1))=-30.951
-60
50
60
70
80
90
100
freq, MHz
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三、分布参数滤波器
0
9.81
7.11
单位：mm
S21
－5
S11
IL/dB
4.0
1
2
－10
0.2
－15 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 f / MHz
（3）查表求原型元件值gi,
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（4）计算实际元件值
低通变换：
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（5）画出电路结构，进行电路仿真
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dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
m1
m3
freq=23.00MHz freq=75.00MHz
dB(S(2,1))=-0.998 dB(S(2,1))=-3.214
m1
m3
0
m2
freq=100.0MHz
-20
m2 dB(S(2,1))=-24.990
-40
-60
-80 0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
freq, MHz
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例2：设计一个L-C切比雪夫型带通滤波器,中心频率为75 MHz, 3dB带宽为 10MHz, 波纹为1dB, 工作频带外75±15MHz的衰减大于30dB, Z0=50Ω。
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1.3 滤波器的设计的经典方法
低通原型综合法步骤：
（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。
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1.4 滤波器的低通原型
滤波器低通原型为电感电容网络, 其中元件数和元件值只与通带结 束频率、 衰减和阻带起始频率、 衰减有关。设计中都采用表格而不 用繁杂的计算公式。
巴特沃士、 切比雪夫的低通原型电路结构
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1. 巴特沃士：已知带边衰减为3dB处的归一化频率Ωc=1、截止衰减LAs 和归一化截止频率Ωs,则元件数n由下式给出,元件值由下表给出。
nlg1( 00.1LAS1) 2lgs
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2. 切比雪夫，已知带内衰减与波纹指标LAr、归一化频率Ωc=1、截止衰 减LAs和归一化截止频率Ωs,则元件数n由下式给出,元件值由下表给出。
n
co1s h s
（4） 查表得原型元件值gi
n取整数3
（5） 带通变换
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（6） 画出电路，进行仿真
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dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
m1 freq=60.00MHz dB(S(2,1))=-34.698
0
m3
freq=75.00MHz m3 dB(S(2,1))=-0.012
（3） 带内纹波：插入损耗的波动范围
（4） 带外抑制:规定滤波器在什么频率上会阻断信号,是滤 波器特性的矩形度的一种描述方式。也可用带外滚降来描 述,就是规定滤波器通带外每多少频率下降多少分贝。 （5）承受功率：在大功率发射机末端使用的滤波器要按大 功率设计,元件体积要大,否则,会击穿打火,发射功率急剧下 降。
LA
10lg
Pin PL
dB
Pin和PL分别为输出端接匹配 负载时的滤波器输入功率和 负载吸收功率。
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2
低通
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带阻
带通
高通
3
三种滤波器函数
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4
1.2 滤波器的技术指标
（1）工作频率：滤波器的工作频率范围
（2） 插入损耗：由于滤波器的介入,在系统内引入的损耗
co1sh 1L 0 A/s10 1/1L 0 A/r10 1
n
co1s h s
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1.5 滤波器的四种频率变换
由低通原型滤波器经过频率变换,就可得到低通、 高通、带通、 带阻四种实用滤波器。定义阻抗因子为
Z0
g 0
g
0
, ,
Y0
g
为电阻
（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。
特性阻抗： 上通带边频： 下通带边频： 上阻带边频： 下阻带边频： 通带内最大衰减： 阻带最小衰减 ：
Z0=50Ω f1=75+5=80 MHz f2=75-5=70 MHz f=75+15=90 MHz f=75-15=60MHz LAr=3dB LAs=30dB