ADS平行耦合微带线带通滤波器仿真REV1.0
基于ADS的微带线带通滤波器设计
基于ADS的微带线带通滤波器设计摘要：该文章讨论的是基于ADS软件的平行耦合微带线带通滤波器的设计过程。
利用集总参数低通原型滤波器经过一系列转化可以得到微带线带通滤波器的特性，运用传输线原理和导纳变换公式获得带通滤波器的相关参数，并借助功能强大的ADS软件对微带线带通滤波器的原理图和版图进行设计制作。
该软件只需要输入相应的原始数据，便可方便得到频率响应等相关特性。
我们也可以借助ADS软件对其进行优化仿真，以得到更加优质的带通滤波器。
关键词：带通滤波器；微带线；传输线；ADS1.引言随着近年来无线通信技术的迅猛发展，微波滤波器已经成为作为辨别分离有用和无用资源的重要部件，并大量使用于通信系统领域，其性能的优越直接影响整个通信系统的质量。
现代通信对微波滤波器的整体要求越来越高，以求得到更加微小化、轻量化、集成化的高性能低成本的滤波器。
本文设计运用微带滤波器印刷电路的方法，可以满足尺寸小、成本低且性能稳定的要求，被广泛运用于无线通信系统中。
目前在无线通信系统领域中，微波滤波器的种类日益增多，性能和设计方法各有差异。
但总体来看，微波滤波器的设计大都采用从集总参数的低通原型滤波器出发经过一系列变换得到的。
本章讨论的是平行耦合微带线带通滤波器的设计，它同样是基于集总参数低通原型滤波器出发，经过等效变换可以得到与带通滤波器相应的低通原型模型，再经过阻抗倒置变换或导纳变换便可以得到相应的带通滤波器的设计模型及相关参数。
本文首先介绍微带线带通滤波器的设计原理，然后根据基本原理推导出滤波器的相关参数，再运用ADS软件进行制作、优化和仿真，最后将完整的设计图纸和相关参数拿到工厂加工制成成品。
为了验证该微带线带通滤波器的设计和仿真的正确性，本文采用网络分析仪对该滤波器进行了相关测试，测试结果和仿真效果相吻合。
2.微带线带通滤波器的设计原理及设计过程根据滤波器综合理论，低通原型滤波器是设计其他滤波器的基础。
本文设计的带通滤波器同样是在低通原型滤波器的基础上经过变换得到的。
基于ADS的平行耦合微带带通滤波器的优化设计
ｈｏｗ ｏ ｕｓ Ｄ Ｓ ｏ ｔ ａｒ ｔ ｅＡ ｓ ｆ ｗ ｅ ｑｕｉ ｋｌ ａ ｃ ｙ ｎｄ ｆ ｅ ｉ ｌ ｍ ｉ ｒ ｔ ｉ ｆｌｅｒｄｅ ｉ ｏｃ ｓ ｅ ｆ ｃｔｖｅｙ ｃ ｏｓ ｒｐ ｉｔ ｓ ｇｎ ｐｒ ｅｓ ；Ｄ ｅｓｇｎ ｐｔｍ ｉ ａｔｏｎ ｉ ｏ ｉ ｚ ｉ ｏｆｐａｒ ａｍ ｅ ｅｒ ｔ ｓ
ｉ ｐｒ ｖｅ ｔ ｃ ａ ｙ ｄ ｔ ｂｉ ｉｙ ｈｅ ｄｅ ｃ ｍ ｏ ｈｅ ａｃ ｕｒ ｃ ａｎ ｓ ａ ｌｔ ｏｆ ｔ ｖｉ ｅ．Ｔｈｅ ｍ ｅ ｈｏｄ ｏｆ ｔ ａ ｔ ｃ ｎｇｉ ｔ ｈｅ ｐｒ ｃ ｉ ａｌｅ ｎｅｅ ｉ ｒ ｎｇ ｓ ｇｎ ｏ ｉ ｒ ｔ ｉ ｆ ｌｅ ｓ ｈａ ｄｅ ｉ ｆ ｍ ｃ ｏｓ ｒ ｐ ｔ ｒ ｖｅ ｉ
ｍ ｅ ｈ ｉｈ ｈｅ ｔａｄｉｉ ｎａｌｄｅ ｉ ｅｈｏ ｎｏｔｏｎｌ ｃ ｉ ｔ ｏｄｗ ｔ ｔ ｒ ｔｏ ｓ ｇｎ ｍ ｔ ｄ， ｙ ａｎ ｓｇｎｉ ｃ ｎｔｙ ｅｄ ｉ ｆ ａ ｌ ｒ ｕｃｅｔ ｏ ｋｌ ｈｅ ｗ ｒ ｏａｄ，ｓ ｈｏｒ ｅ ｈｅ ｄｅ ｉ ｔ ｎ ｔ ｓｇｎ ｙｃｅ，ａ ａｎ ｃ ｌ ｎｄ ｃ
的设计 流程 。
微 波 滤 波 器 是 微 波 系 统 中用 于 控 制 频 率 响 应 特 性 的 二
端 口 网 络 ， 其 通 带 内 对 信 号 表 现 为 传 输 特 性 ，而 在 其 阻 带 在
内 表 现 为衰 减 特 性 。在 微 波 电路 系 统 中．滤 波 器 的 性 能 对 电
Ａ Ｄ Ｓ－ ｓ ｄ Ｏ ｐｔｍ ｉ ｅ ｅ ｉ ｂａ ｅ ｉ ｚ ｄ Ｄ ｓ ｇｎ ｒ ｌｅ ｕｐｌ ｄ ｉ ｒ ｔ ｉ ｏｆＰａ ａ ｌ ｌＣｏ ｅ Ｍ ｃ ｏｓ ｒ ｐ
Ｌｉ ａ ． ｎｅ Ｂ ｎｄ ． ｐａｓ ｌｅ ｓ Ｆｉｔ ｒ
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实现射频带通滤波器有多种方法，如微带、腔体等。
腔体滤波器具有Q值高、低插损和高选择性等特点，但存在成本较高、不易调试的缺点，并不太适合项目要求。
而微带滤波器具有结构紧凑、易于实现、独特的选频特性等优点，因而在微波集成电路中获得广泛应用。
常用的微带带通滤波器有平行耦合微带线滤波器、发夹型滤波器、1/4波长短路短截线滤波器、交指滤波器等形式以及微带线的EBG (电磁带隙)、DGS(缺陷地结构)等新结构形式。
而平行耦合微带带通滤波器具有体积小、重量轻、易于实现等优点。
01平行耦合带通滤波器的基本原理平行耦合带通滤波器是一种分布参数滤波器滤波器，它是由微带线或耦合微带线组成，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集成电路的供应商中，它是一种被广为应用的带通滤波器。
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。
微波带通滤波器在无线通信系统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。
02平行耦合带通滤波器结构与模型的创建平行耦合带通滤波器原理平行耦合单元由两根相互平行且有一定间距的微带线组成，其结构图包括介质层、接地层和微带线如图 3.3 所示。
图中每根微带线的宽度和厚度分别为为W 和t；两根微带线的间距为S；介质层厚度和介电常数分别为h 和Er。
两根微带线通过接底层产生了耦合效应，随之产生了奇模和偶模特征阻抗。
平行耦合带通滤波器通过级联平行耦合线元件得到。
平行耦合带通滤波器的相对带宽BW 与中心频率、上边频和下边频有关，而奇模和偶模特征阻抗由低通滤波器参数g、滤波器输入输出端口特征阻抗Zo和耦合单元组成。
可由以下公式得到：平行耦合带通滤波器参数计算与设计本节中所设计的平行耦合带通滤波器指标如下表所示：根据表中滤波器指标，选择0.1dB纹波的切比雪夫滤波器来设计，阶数为5阶。
平行耦合微带线带通滤波器的设计仿真与测试
平行耦合微带线带通滤波器的设计仿真与测试作者：徐聪唐兴来源：《现代电子技术》2013年第23期摘要：在ADS软件的辅助下，设计出了一种应用于11 GHz频段数字微波传输系统室外单元，中心频率为11 GHz，带宽为1.5 GHz的平行耦合微带线带通滤波器，并进行了实物测试，测试的[S]参数与仿真优化结果及指标要求吻合较好。
关键字： ADS；平行耦合微带线；带通滤波器； [S]参数中图分类号： TN713⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）23⁃0078⁃03 Design simulation and measurement of the parallel coupled microstrip bandpass filterXU Cong， TANG Xing（Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications， Wuhan 430070， China）Abstract： With the aid of ADS （Advanced Design System）， a parallel coupled microstrip bandpass filter is designed， which can be applied in ODU of digital microwave transmission system with 11 GHz frequency band. The centre frequency of the filter is 11 GHz， the bandwidth is 1.5 GHz. The object was tested and the performance of [S] parameter agree well with the results of the simulation optimization and the design indexes.Keywords： ADS； parallel coupled microstrip； bandpass filter； [S] parameter0 引言近年来，随着无线通信技术的高速发展，微波射频器件得到了越来越多的应用。
ADS报告
1.集总参数低通滤波器仿真设计要求：1通带频率范围为0GHz-0.1GHz2通带内衰减小于0.6dB3在0.2GHz时的衰减大于40dB4用制作在介电常数4.4；厚底0.5mm板材上的微带线将集总参数元件;并优化集总参数元件值..集总参数低通滤波器微带线总电路图微带线参数和优化后元件参数优化目标设置频谱仿真图2. 集总参数带通滤波器仿真设计要求：1带通滤波器的中心频率为150MHz2通带频率范围为140MHz-160MHz3滤波器响应为最大平滑4通带内最大衰减为3dB5在100MHz和200MHz时衰减大于30dB6用制作在介电常数4.4；厚底0.5mm板材上的微带线将集总参数元件;并优化集总参数元件值..集总参数带通滤波器微带线总电路图微带线参数和优化后各元件参数优化设置目标频谱仿真图3.微带支节线低通滤波器仿真设计要求：1通带频率范围为0GHz-4GHz2通带内衰减小于3dB3在6GHz时的衰减大于25dB4系统特性阻抗为50Ω5微带线基板的厚度为0.5mm;基板的相对介电常数选为4.4 生成版图后;用momentum对版图进行仿真支节线低通滤波器微带线总电路图支节线低通滤波器微带线电路局部图1 支节线低通滤波器微带线电路局部图2 微带线参数设置支节线低通滤波器频谱图支节线低通滤波器版图支节线低通滤波器版图仿真图4. 微带平行耦合线带通滤波器仿真设计要求：1带通滤波器的中心频率为2GHz2通带频率范围为1.9GHz-2.1GHz3通带内衰减小于1.5dB4在1.7GHz和2.3GHz时衰减大于20dB5系统特性阻抗为50Ω6微带线基板的厚度为0.5mm;基板的相对介电常数选为4.4 生成版图后;用momentum对版图进行仿真微带平行耦合线带通滤波器总电路图微带线参数和优化后各元件参数优化目标参数设置微带平行耦合线带通滤波器版图微带平行耦合线带通滤波器频谱仿真图微带平行耦合线带通滤波器版图仿真图5. 3dB单节功率分配器的仿真设计3dB单节功率分配器中心频率为1.8GHz带宽为0.4GHz微带线基板的厚度为0.5mm微带线基板的相对介电常数为4.4各个端口传输线的特性阻抗采用50Ω生成版图后;用momentum对版图进行仿真3dB单节功率分配器总电路图3dB单节功率分配器频谱仿真图3dB单节功率分配器版图3dB单节功率分配器版图仿真图。
微波仿真论坛_ADS应用详解—微波滤波器的设计制作与调试—实验1
（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
版图的仿真
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以及接地去掉，不让他 们出现在生成的原理图中。去掉的方法与前面关掉优 化控件的相同，都是使用 按钮，把这些元件打上 红叉(见下页图)。 然后点击菜单中的Layout -> Generate/Update Layout，弹出一个设置窗口，直接点OK，又出现一个 窗口，再点OK，完成版图的生成，这时会打开一个显 示版图的窗口，里面有刚生成的版图(见后面几页的 图) 。
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。
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)
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。
基于ADS设计平行耦合微带线带通滤波器
基于ADS设计平行耦合微带线带通滤波器
梁荣江;曹栋
【期刊名称】《河海大学常州分校学报》
【年(卷),期】2007(21)4
【摘要】探讨频率对微带线带通滤波器的影响.通过分析平行耦合微带线带通滤波器的电路结构.提出了一种消除滤波器带宽偏离指定设计带宽和在截止频率附近缓和通带内电压驻波比波动过大的方法.在此基础上阐述了设计平行耦合微带线带通滤波器的流程以及相关参数的计算方法,最后基于ADS给出一个中心频率为10 CHz的滤波器的设计实例及其仿真分析结果,验证了此方法的正确性和可行性.【总页数】4页(P79-82)
【作者】梁荣江;曹栋
【作者单位】桂林电子科技大学,通信与信息工程系,广西,桂林,541004;河海大学,计算机及信息工程学院,江苏,常州,213022
【正文语种】中文
【中图分类】TN713.5
【相关文献】
1.平行耦合微带线超宽带带通滤波器设计 [J], 杜海明;乔幸帅;赵红梅
2.平行耦合式微带线带通滤波器的ADS辅助设计研究 [J], 邓建平;胡泽宾;赵惠昌
3.基于ADS的平行耦合微带线带通滤波器的设计及优化 [J], 张福洪;张振强;马佳佳
4.基于ADS简易设计及优化的平行耦合微带线带通滤波器 [J], 尹彩霞;刘小亚
5.平行耦合微带线带通滤波器分析与设计 [J], 刘新红
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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。
基于ADS简易设计及优化的平行耦合微带线带通滤波器
＋１
Ｚ ０ ，奇 模 的特性 阻抗 为 Ｚ ０ ，平 行耦合 微 带线 可 以构成
带通滤波器 ，这种 ／ ４ 长平行耦合微 带线单元 ，虽然具有
△为 带通滤 波器 的相对 带宽 。根据微 带线 的奇模 、
偶模特性 阻抗 ，使用Ａ Ｄ Ｓ 中的微带线计算器Ｌ ｉ ｎ ｅ Ｃ ａ ｌ ｃ 计 算
２ ． ２计算耦合微带线各节耦模和奇模的特性 阻抗
平行耦 合微带线各 节奇模特 性阻抗Ｚ ０ 和 耦模特性 阻
抗ｚ ０ 一 为［ ］ ：
１ 平行耦合微带线带通滤波器设计基本原理
平 行耦合 微 带传 输线 是 由两 个无 屏蔽 的平行微 带传
输 线紧 靠在 一起构 成 ，当两个传 输线 之间 的 电磁场 相互
表 １奇 偶 模 特 性 阻 抗
节
整个微 波 电路系 统的设计 都具有 很大 的意 义 。本文 借助 查切 比雪夫 滤波器 元件 参数可 得标准 低通 滤波器 参 数ｇ １ ， ｇ ２ … ｇ ， ｇ ＋ １ 。
Ａ Ｄ Ｓ 软件 能方 便地对平行耦合 微带线带通滤波 器 电路进行 原理图设计、仿真及优化 ，最后生成版 图。
２ ０ ｄ Ｂ ，输入输 出特性 阻抗为５ ０ Ｑ。
（ ２ ）微 带线 电路板 参数 如 下 ［ ｓ ］ ：微 带线 的基 板 厚
低 通滤 波器 的归一化 原型参量 。假 设下边频 为 ∞ ，上
・ １ ３ ０・ 电 子 矗 ｜ ｜ 一
Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ ＯＮＩ Ｃ Ｓ ＷＯＲ Ｌ Ｄ ・技 术 交 流
２ ． １ 低通滤波器设计设计原型
根 据带通 滤波 器频率 变换和 设计 条件及 查表 ，选择
中心频率为２ ． ２ Ｇ Ｈ ｚ ，通带频率范围为２ ． １ Ｇ Ｈ ｚ ￣２ ． ３ Ｇ Ｈ ｚ ，
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 )
ADS平行耦合微带线带通滤波器仿真REV1.0
ADS平行耦合微带线带通滤波器的设计1.设计指标通带3.0~3.1GHz带内衰减小于2dB，起伏小于1dB截止频率2.8GHz和3.3GHz，衰减大于40dB端口反射系数小于-20dB2.设计原理图新建工程couplefilter_weidai，菜单File->New Project(命名Project)->New Schematic window新建一个名为“couplefilter_weidai”原理图并保存，如下图所示。
（注意：工程保存的目录不能含有中文）在“Tline-Microstrip”元器件面板列表中，选择控件并编辑其属性选择微带传输线控件选择耦合线控件路图。
这样完成了滤波器原理图基本结构，为了达到设计性能，还必须对滤波器中微带电路的电气参数和尺寸进行设置。
3.电路参数设置3.1 设置微带线参数MSUB3.2 滤波器两边的引出线是特性阻抗为50Ω的微带线，其物理尺寸可由ADS自带小软件LINECALC计算得到。
执行菜单命令【Tools】/【LineCalc】/【Start Linecalc】Substrate Parameters按照MSUB参数设置；中心频率Freq设置为：3.05GHz；Electrical设置Z0=50Ohm，E_Eff=90deg；Physical单位设置为：mm；点击Synthesize，综合出微带线宽度W=1.52mm L=13.63mm。
3.3 为了便于修改和优化，将微带线的长度和宽度用变量代替，考虑到平行耦合线滤波器的对称性，所以5个耦合线节中，第1节与第5节、第2节与第4节尺寸完全相同，按照下图参数进行设置（注意单位要选择mm）。
件。
把变量控件放置到原理图中。
双击变量控件，弹出变量设置对话框，在“Name”文本框中输入变量名称，“Variable Value”文本框中输入变量的初值，单击【Add】按钮添加变量，然后单击【Tune/Opt/Sat/DOE Setup…】按钮打开参数优化对话框设置变量的取值范围，选择“Optimation”标签页。
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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ads滤波器仿真实验报告_图文
一．滤波器的基本原理滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内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。
典型的频率响应包括低通、高通、带通和带阻特性。
镜像参量法和插入损耗法是设计集总元件滤波器常用的方法。
对于微波应用，这种设计通常必须变更到由传输线段组成的分布元件。
Richard变换和Kuroda恒等关系提供了这个手段。
dB；在该式在滤波器中，通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性，即L A=10lg P inP L中，P in和P L分别为输出端匹配负载时的滤波器输入功率和负载吸收功率。
为了描述衰减特性与频率的相关性，通常使用数学多项式逼近方法来描述滤波器特性，如巴特沃兹、切比雪夫、椭圆函数型、高斯多项式等。
滤波器设计通常需要由衰减特性综合出滤波器低通原型，再将原型低通滤波器转换到要求设计的低通、高通、带通、带阻滤波器，最后用集总参数或分布参数元件实现所设计的滤波器。
滤波器低通原型为电感电容网络。
其中，元件数和元件参数只与通带结束频率、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。
表1-1列出了巴特沃兹滤表1-1 巴特沃兹滤波器低通原型元器件值实际设计中，首先需要确定滤波器的阶数，这通常由滤波器阻带某一频率处给定的插入损耗制约。
图1-1所示为最平坦滤波器原型衰减与归一化频率的关系曲线。
图1.1 最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线二、S参量的描述高频S参量和T参量用于表征射频/微波频段二端口网络(或N端口网络)的特性。
基于波的概念，它们为在射频/微波频段分析、测试二端口网络，提供了完整的描述。
由于电磁场方程和大多数微波网络和微波元件的线性，散射波的幅值(即反射波和透射波的幅值)是与入射波的幅值呈线性关系的。
描述该线性关系的矩阵称为“散射矩阵”或S矩阵。
低频网络参量(如Z、Y矩阵等)是以各端口上的净(或总)电压和电流来定义的，而这些概念在射频/微波频段已不切实际，需重新寻找能描述波的叠加的参量来定义网络参量。
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。
基于ADS仿真设计的微带带通滤波器
基于ADS仿真设计的微带带通滤波器引言在射频通信系统中，无论是发射机还是接收机，都需要选择特定频率的信号进行处理，滤除其他频率的干扰信号，这就需要使用滤波电路来分离有用信号和干扰信号。
因此，高性能的滤波器对设计一个好的射频通信系统具有重要意义。
微带电路由于体积小、重量轻、频带宽、易于与射频电路匹配等优点，近年来在滤波电路中得到了广泛的应用。
本文借助ADs2005a(AdvancedDesignsystem)仿真软件，设计出了一种边缘耦合的平行耦合线带通滤波器。
基本原理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。
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，平行耦合线还需要考虑组合电容和电感。
每条微带线的特征阻抗为z0相互耦台的部分长度为L，微带线的宽度为w，微带之间的距离为s，偶模特征阻抗为乙，奇模特征阻抗为z0。
使用单个单元电路不能获得良好的频率特性，可以采用如图1所示的对称级联的方法获得良好的频率特性。
级联微带带通滤波电路的主要设计步骤如下：1 确定滤波器的参数：根据要一般来说，理论值的仿真结果和实际结果都有很大出入，需要进行优化。
可以使用Tune工具进行优化，或者采用Optim 工具。
观察最终的优化结果，直到达到设计要求。
设计过程设计要求中心频率为5GHz，带宽为8％，通带内的纹波为3dB，要求在5.3GHz处具有不小于30dB的衰减。
微带电路板参数如下：厚度1.27mm，介质相对介电常数为Er=9.8，相对磁导率为Mur=1，金属电导率Cond=(S/m)，金属层厚度T=0.03mm,损耗正切角TanD=0，表面粗糙度Rough=0mm。
计算参数1．1.5.3GHz的归一化频率为Ω=1.476。
根据要求选择滤波器原型为3dB等纹波切比雪夫低通滤波电路，在Ω=1.476处，具有大于30dB的衰减，查表可知至少需要选择5阶滤波电路，本文即选择5阶滤波电路。
对应的归一化参数为：g0=1.0，g1=g5=3.4817，g2=g4=0.7618，g3=4.538，g6=10 2．通过计算可得奇模和偶模阻抗，如表1所示(单位Ω)。
ADS仿真平行耦合微带线带通滤波器
ADS仿真平行耦合微带线带通滤波器滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件。
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。
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 基本原理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Z 0，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。
图1 5级耦合微带线带通滤波器2 设计步骤2. 1 设计低通原型根据带通滤波器的一系列参数通过频率变换和查表选择低通原型滤波器的归一化原型参量。
用ω1 和ω2 表示带通滤波器的下边界和上边界，ω0表示中心频率。
将带通滤波器变换为低通原型。
归一化带宽：查表得到归一化设计参数g1， g2. . . gN gN + 1。
2. 2 计算各节偶模和奇模的特性阻抗设计用g1， g2. . . gN gN + 1和BW 确定带通滤波器电路中的设计参数耦合传输线的奇模和偶模的特性阻抗:2. 3 计算微带线的几何尺寸根据微带线的偶模和奇模阻抗，按照给定的微带线路板的参数，使用ADS 中的微带线计算器L ineC alc计算得到微带线的几何尺寸W， S， L。
基于微波电路仿真软件的平行耦合微带线滤波器
基于微波电路仿真软件的平行耦合微带线滤波器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如图1(a)所示。
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。
因此，单个耦合微带滤波器单元能够等效成如图 1 (b)所示的一个导纳倒置转换器和接在两边传输线段的组合。
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。
如图2所示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如图1(b)所示的电路结构，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。
Z0o与Z0e分别为耦合线的奇模与偶模特性阻抗，并可由下列公式确定：BW为带通滤波器的相对带宽，g为标准低通滤波器参数，Z0为滤波器输入、输出端口的传输线特性阻抗，下标i，i+1表示如图2所示的耦合段单元。
平行耦合带通滤波器设计为设计出符合要求的带通滤波器，可以将传统的平行耦合微带线设计方法与先进的微波电路仿真软件ADS2008相结合，使全部设计要求转换成实际的滤波器设计，图3是平行耦合微带线滤波器的设计的流程图。
ADS仿真-微带滤波器的设计
ADS仿真：微带滤波器的设计关键字：ADS 仿真滤波器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。
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。
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。
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型及椭圆型等；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。
3 微带滤波器的设计指标微带滤波器的设计指标主要包括：1绝对衰减（Absolute attenuation）：阻带中最大衰减（dB）。
2带宽（Bandwidth）：通带的3dB带宽（flow—fhigh）。
3中心频率：fc或f0。
4截止频率。
下降沿3dB点频率。
5每倍频程衰减（dB/Octave）：离开截止频率一个倍频程衰减（dB）。
6微分时延（differential delay）：两特定频率点群时延之差以ns计。
7群时延（Group delay）：任何离散信号经过滤波器的时延（ns）。
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ADS平行耦合微带线带通滤波器的设计
1.设计指标
通带3.0~3.1GHz
带内衰减小于2dB，起伏小于1dB
截止频率2.8GHz和3.3GHz，衰减大于40dB
端口反射系数小于-20dB
2.设计原理图
新建工程couplefilter_weidai，菜单File->New Project(命名Project)->New Schematic window新建一个名为“couplefilter_weidai”原理图并保存，如下图所示。
（注意：工程保存的目录不能含有中文）
在“Tline-Microstrip”元器件面板列表中，选择控件并编辑其属性
选择微带传输线控件选择耦合线控件
路图。
这样完成了滤波器原理图基本结构，为了达到设计性能，还必须对滤波器中微带电路的电气参数和尺寸进行设置。
3.电路参数设置
3.1 设置微带线参数MSUB
3.2 滤波器两边的引出线是特性阻抗为50Ω的微带线，其物理尺寸可由ADS自
带小软件LINECALC计算得到。
执行菜单命令【Tools】/【LineCalc】/【Start Linecalc】
Substrate Parameters按照MSUB参数设置；
中心频率Freq设置为：3.05GHz；
Electrical设置Z0=50Ohm，E_Eff=90deg；
Physical单位设置为：mm；
点击Synthesize，综合出微带线宽度W=1.52mm L=13.63mm。
3.3 为了便于修改和优化，将微带线的长度和宽度用变量代替，考虑到平行耦合线滤波器的对称性，所以5个耦合线节中，第1节与第5节、第2节与第4节
尺寸完全相同，按照下图参数进行设置（注意单位要选择mm）。
件。
把变量控件放置到原理图中。
双击变量控件，弹出变量设置对话框，
在“Name”文本框中输入变量名称，“Variable Value”文本框中输入变量的初值，单击【Add】按钮添加变量，然后单击【Tune/Opt/Sat/DOE Setup…】按钮打开参数优化对话框设置变量的取值范围，选择“Optimation”标签页。
其中，“Enabled/Disabled”表示该变量是否能被优化，“Minimum Value”表示可优化的最小值，“Maximum Value”表式可优化的最大值。
微带线的变量值及优化范围完整设置如图所示：
4.仿真参数设置和原理图仿真
在原理图设计窗口中选择S参数仿真元器件面板“Simulation-S Param”,并选择终端50Ω的负载Term放置在滤波器的两个端口上，并接好地。
在S参数仿真元器件面板“Simulation-S Param”选择放入到原理图中。
双击，参数设置如下图所示。
设置好的滤波器电路图如下图所示。
5.电路参数优化
在原理图设计窗口中选择优化面板列表“Optim/Stat/Yield/DOE”,在列表中选择优
化控件和优化目标控件添加到原理图中，设置好的电路图如下图所示。
反复优化，直到满足要求为止，优化结果如图所示：
Simulate菜单中->update optimization value，即可看到优化后的最终变量取值。
6.版图生成与仿真
6.1 版图生成
Deactivate两个终端负载及接地，
Layout”对话框，不做改动，直接单击【OK】，系统会自动生成印制电路版
图，加入输入输出两个端口后如下图所示：
在版图设计窗口中，执行菜单命令【Momentum】->【Substrate】->【Update From Schematic】,将原理图的基板和微带参数更新到版图中。
在版图设计窗口中，执行菜单命令【Momentum】->【Substrate】->
【Creat/Modify】,可以查看和修改基板和微带的基本参数，如下图所示：
可以进行S参数的仿真了。
6.2 版图仿真
执行菜单命令【Momentum】->【Simulation】->【S-parameters】，打开仿真控制对话框，设置的起止频率与原理图中相同，如下图所示。
仿真控制的参数设置完成后，单击【Update】按钮。
单击【Simulate】按钮进行仿真，仿真结果如下图所示。
版图仿真和原理图仿真结果基本一致，指标不一致可能由与相邻耦合线节间的线宽相差过大或其它参数取值不合适，可返回原理图窗口再次进行优化仿真，过程不再赘述。