【正文】 階躍阻抗微波低通濾波器設(shè)計與仿真設(shè)計總說明微波濾波器在無線通信系統(tǒng)中至關(guān)重要，起到頻帶和信道選擇的作用，并且能濾除諧波，抑制雜散。在射頻電路設(shè)計時，經(jīng)常會用濾波器從各種信號中提取出想要的頻譜信號。Angilent ADS 軟件可以支持從模塊到系統(tǒng)設(shè)計，能夠完成微波電路設(shè)計、通信系統(tǒng)設(shè)計、射頻集成電路設(shè)計，因此是當前射頻和微波電路設(shè)計的首選工程軟件。本文主要用三種方法達到了任務(wù)書的要求，其具體參數(shù)指標為截止頻率=。在=4GHz處的插入損耗大于20dB。輸入輸出阻抗為50，依據(jù)理論是巴特沃茲、切比雪夫、Richards變換與Kuroda規(guī)則，并得出了三種方法設(shè)計的濾波器。利用濾波器向?qū)гO(shè)計在基于Richards變換與Kuroda規(guī)則最低需采用五階，就可以達到最平坦響應(yīng)，但其過渡帶過于平坦；采用最平坦響應(yīng)階躍阻抗低通濾波器原理圖設(shè)計需要六階就可以達到設(shè)計參數(shù)要求，同時該方法設(shè)計的濾波器過渡帶比采用向?qū)гO(shè)計的要陡峭；采用切比雪夫設(shè)計的濾波器所需節(jié)數(shù)需五階，但其通帶內(nèi)會出現(xiàn)波紋。本文的設(shè)計結(jié)果和結(jié)論為微波濾波器的設(shè)計提供了重要的理論參考。關(guān)鍵詞：ADS，巴特沃茲，切比雪夫，Richards ，Kuroda，低通濾波器。Steppedimpedanceofmicrowavelowpassfilterdesignandsimulation Design Description Microwavefiltersinawirelessmunicationsystemis essential,andplay aroleinbandandchannelselection,andharmonic,suppressionoftheRFcircuitdesign,oftenusedfilterwantsspectrumsignalis extractedfromthesignal.AngilentADS softwarecansupportfromthemodule tothesystemdesign,able topletemicrowavecircuitdesign，municationdesign,RFICdesign,soisthecurrentchoiceforRFand microwavecircuitdesignengineeringsoftware. This articlemainlythreewaystomeettherequirementsofthetask,the specificparametersforas atfrequencieslowpasscutofffrequencyof= insertionlossgreater than20dBatthe=4GHzinputoutput impedanceis50,based onthetheoryofButterworth,Chebyshev,Richards rulesoftransformationandKuroda,andthethreemethodsofdesignofthe filter.In based on Richards transform and Kuroda rules using Filter Wizard design just used four order, on can reached most flat response, but its transition with too flat。 used principle figure design of has most flat response order jump impedance low pass filter need six order to reached design parameter requirements, while the method design of filter transition with than used wizard design of to steep。 used cut than snow husband design of filter by needed section number just five order, while transition with than former are stee,Butitappearsinthepass bandripple. Thisdesignresultsandconclusionsforthedesignofmicrowavefilters offertheoryreference.Keyword:ADS,Butterworth,Chebyshev,Richards ,Kurodaandlowpassfilters. 目錄目錄 11緒論 1 12 濾波器的基本原理 6 6 7 7 微帶線 9 微帶線的有效介電常數(shù)和特性阻抗 10 微帶線的損耗與衰減 12 微帶階躍阻抗低通濾波器的理論基礎(chǔ) 13 13 15 153微帶階躍阻抗低通濾波器的設(shè)計 16 利用ADS中的濾波器設(shè)計向?qū)гO(shè)計 16 濾波器電路生成 16 集總參數(shù)濾波器轉(zhuǎn)化為微帶濾波器 17 19 巴特沃茲響應(yīng)的階躍阻抗微波低通濾波器的設(shè)計 20 21 仿真參數(shù)設(shè)置和原理圖仿真 23 26 28 28 30 31參考文獻 35 1緒論 在無線通信系統(tǒng)中，如何選擇合適的信道，并運用微帶濾波器提取有用的頻譜信號，同時抑制干擾濾除諧波分量是非常重要的環(huán)節(jié)。微帶濾波器性能的好壞直接影響系統(tǒng)設(shè)計的整體性能，從而對濾波器的設(shè)計提出了較高的要求。而計算機輔助軟件ADS 的廣泛運用，避免設(shè)計者花費大量時間進行理論推導(dǎo)和計算，有效縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計效率。微波濾波器的分類方法很多，根據(jù)通頻帶的不同，微波濾波器可分為低通、帶通、帶阻、高通濾波器；按濾波器的插入衰減地頻響特性可分為最平坦型和等波紋型；根據(jù)工作頻帶的寬窄可分為窄帶和寬帶濾波器；按濾波器的傳輸線分類可分為微帶濾波器、交指型濾波器、同軸濾波器、波導(dǎo)濾波器、梳狀線腔濾波器、螺旋腔濾波器、小型集總參數(shù)濾波器、陶瓷介質(zhì)濾波器、SIR(階躍阻抗諧振器)濾波器、高溫超導(dǎo)材料等。（1）微帶濾波器：微帶濾波器主要包括平行耦合微帶線濾波器、發(fā)夾型濾波器、微帶類橢圓函數(shù)濾波器。半波長平行耦合微帶線帶通濾波器是微波集成電路中廣為應(yīng)用的帶通濾波器形式。其結(jié)構(gòu)緊湊、第二寄生通帶的中心頻率位于主通帶中心頻率的3倍處、適應(yīng)頻率范圍較大、適用于寬帶濾波器時相對帶寬可達20%。其缺點為插損較大，同時，諧振器在一個方向依次擺開，造成濾波器在一個方向上占用了較大空間。和平行耦合線濾波器結(jié)構(gòu)相比，發(fā)夾型濾波器具有緊湊的電路結(jié)構(gòu)，減小了濾波器占用的空間，容易集成，并且降低了成本。在電路尺寸有較嚴格要求的場合發(fā)夾型濾波器得到了較為廣泛的應(yīng)用。發(fā)夾型濾波器是由發(fā)夾型諧振器并排排列耦合而成，是半波長耦合微帶濾波器的一種變形結(jié)構(gòu)，是將半波長耦合諧振器折合成U字型構(gòu)成的，因此與交指式、梳狀線式等其他微波濾波器結(jié)構(gòu)相比，其電路結(jié)構(gòu)更加緊湊，具有體積小，微帶線終端開路無需過孔接地，易于制造等優(yōu)點。發(fā)夾型濾波器耦合拓撲結(jié)構(gòu)屬于交叉耦合，交叉耦合實質(zhì)是從信號源到負載端有不止一條耦合路徑，包括主耦合路徑和相對較弱的輔耦合路徑，任意兩諧振器之間都可以產(chǎn)生耦合。相對于級聯(lián)耦合，交叉耦合的最大優(yōu)點是能夠在通帶附近的有限頻率處產(chǎn)生傳輸零點，因而濾波器的帶外抑制能力將獲得極大提高，使用交叉耦合的諧振器濾波器比普通級聯(lián)型的濾波器具有更好的頻率選擇性，同時可以減少所需諧振器的數(shù)目。發(fā)夾型濾波器參數(shù)包括：發(fā)夾臂長、發(fā)夾間距、發(fā)夾線寬和和抽頭位置。平行耦合線濾波器、交指型濾波器等，獲得在帶內(nèi)較平坦的幅頻特性，但帶外抑制特性較差。微帶類橢圓函數(shù)濾波器，通過在帶外引入衰減極點，能明顯改善濾波器的帶外特性，比平行耦合線濾波器、交指型濾波器有更好的電特性。并且微帶類橢圓函數(shù)濾波器具有較小的體積，同時，在超導(dǎo)狀態(tài)，由于導(dǎo)體薄膜的無載Q值很高，該種濾波器將在具有較高選擇性的同時又具有較低的插損，具有很好的應(yīng)用前景。（2）交指型濾波器：交指濾波器Q值較高、體積適中。～18GHz的頻率范圍內(nèi)可實現(xiàn)5％～60％帶通濾波，廣泛應(yīng)用于各種軍、民用電子產(chǎn)品。交指濾波器一般由金屬整體切割加工而成，結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠。交指型濾波器是對平行耦合微帶線濾波器的一種改進，同樣是減小微帶濾波器占用的體積。具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高；由于每個諧振器間的間隔較大，故公差要求較低，容易制造；由于諧振桿長近似等于1/4λ0，所以第二通帶中心在3ω0以上，其間不會有寄生響應(yīng)。（3）同軸濾波器：同軸腔濾波器體積小、Q值較高，溫度穩(wěn)定性好，特別適合于窄帶應(yīng)用。％～3％，廣泛應(yīng)用于各種軍、民用電子系統(tǒng)同軸腔濾波器廣泛應(yīng)用于通信、雷達等系統(tǒng)，按腔體結(jié)構(gòu)不同一般分為標準同軸、方腔同軸等。同軸腔體具有Q值高、易于實現(xiàn)的特點，特別適用于通帶窄、帶內(nèi)插損小、帶外抑制高的場合。這類濾波器非常適合大規(guī)模生產(chǎn)，因此成本也非常低廉。但要在10GHz以上使用時，由于其微小的物理尺寸，制作精度很難達到。具體的設(shè)計有方法負阻線子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了多腔耦合的同軸帶通濾