【正文】 ADS軟件中對完成優(yōu)化的原理圖進(jìn)行版圖仿真，這個過程也包括版圖的生成及仿真，在一次版圖仿真不能達(dá)到要求的情況下，返回原理圖繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，直到版圖仿真也達(dá)到要求的范圍為止。版圖仿真曲線如圖 418所示： 圖 419 版圖 仿真曲線 167。再次對優(yōu)化后的微帶原理電路進(jìn)行仿真就可以得到比較滿意的濾波器傳輸和反射曲線如圖 412 及 413 所示： 24 圖 413 優(yōu)化后 s(1,2)仿真曲線 25 圖 414優(yōu)化后 s(1,1)仿真曲線 可以從仿真信息窗口中得到符合要求的濾波器的各參數(shù)的確定值如圖 414所示： 圖 415 仿真狀態(tài)窗口 CurrentEF=0 表示達(dá)到了優(yōu)化目標(biāo)。 19 167。此 17 種濾波器的結(jié)構(gòu)形式使相鄰的半波長諧振單元彼此平行排列，其耦合值的大小通過相鄰平行耦合線間的距離來決定。 低通濾波器原型的參數(shù)的計算 首先根據(jù)濾波器參數(shù)指標(biāo)，計算出濾波器低通歸一化頻率 15 0039。 167。 在進(jìn)行優(yōu)化時，本次主要針對的目標(biāo)是 S參數(shù)， S 參數(shù)是入射波和反射波建立的一組現(xiàn)性關(guān)系，在微波電路中通常用來分析和描述網(wǎng)絡(luò)的輸入特性。利用 S參 量 ，射頻電路設(shè)計者可以在避開不現(xiàn)實的終端條件以及避免造成待 測器件損壞的前提下，用兩端口網(wǎng)絡(luò)的分析方法來確定幾乎所有射頻器件的特征，故 S參量是微波網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最多的一種主要參量。微波網(wǎng)絡(luò)理論是微波工程強有力的工具，主要研究微波網(wǎng)絡(luò)各端口的物理量之間的關(guān)系，實際的微波 /射頻濾波器也是用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測量。 奇模 和偶模特征阻抗 當(dāng)多根傳輸線相互之間靠得很近的時候 ,傳輸線之間的電場和磁場將互相交互作用的更為復(fù)雜 ,傳輸在線的信號切換 (switching)狀態(tài)決定了以何種模式的傳輸 ,這種相互作用的重要性在于會改變傳輸線有效的特性阻抗和傳輸速率 [14] ,特別是當(dāng)很多非?？拷膫鬏斁€同時切換 ,這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重 ,它會使總線出現(xiàn)特性阻抗和延遲時間產(chǎn)生變化 ,從而影響總線的傳輸效能 .因此 ,在系統(tǒng)設(shè)計中必須考慮到這些方面的影響 。 與金屬波導(dǎo)相比， 微帶線 體積小、重量輕、使用頻帶寬、可靠性高和制造成本低等；但損耗稍大，功率容量小。1? = 1，它的原型元件值可按以下各式計算： ??????? hln ArL? (27) ??????? n2sinh ?? (28) ? ? ?????? ?? nka k 2 12sin ?, k=1,2,? ,n (29) ???????? nkbk ?? sin2, k=1,2,? ,n (210) ?11 2ag ? (211) ????????????1114kkkkk gb aag , k=2,3,? n (212) 8 當(dāng) n為奇數(shù)時， 11 ??ng (213) 當(dāng) n為偶數(shù)時， ???????? 4c ot h 21 ?ng (214) 167。 假如濾波器中的電抗元件的損耗較大，那么無論那種濾波器的通帶響應(yīng)的形狀與無耗時的比較，都將發(fā)生變化，而在切比雪夫濾波器中這種影響尤其嚴(yán)重。139。 1lg10???? dB (21) （ 21）中 ?滿足關(guān)系式（ 22）： ? ? ArL??1lg10 ? (22) N對應(yīng)于電路所需級數(shù)。 (b)按用的元件分，有集總參數(shù)濾波器，分布參數(shù)濾波器，無源濾波器，有源濾波器，晶體濾波器，聲表面波濾波器，等等 [6]。為了在移動設(shè)備等器件上獲得更廣泛的應(yīng)用，器件小型化已經(jīng)是非常重要的要求，在應(yīng)用新型材料制作的同時，我們也利用了微波技術(shù)的各種理論通過都對微帶濾波器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。為了在移動環(huán)境下實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸， IEEE 成了寬帶移動的重要里程碑，促進(jìn)了移動寬帶的演進(jìn)和發(fā)展 , 劃分為 Wi MAX 的全球性統(tǒng)一無線電頻段 [4] 。 PHS 1900 用最小的2 級帶通濾波器僅 ( mm ) ，而相對應(yīng)的 2級耦合型介質(zhì)濾波器只能達(dá) ( mm ）。 167。這些新的封裝形式，通過將不同信號的集成電路高密度地混合集成在一起，能夠有效地 減小系統(tǒng)的體積，從而實現(xiàn)了無線通信系統(tǒng)的小型化。信息傳遞必須通過兩種方式：有線傳輸方式和無線傳輸方式。 S 參數(shù) .................................................... 10 167。 課題背景和意義 .............................................. 1 167。 本文首先介紹了微波濾波器的應(yīng)用和當(dāng)前的研究情況。帶通濾波器即BPF（ bandpass filter） 是一個允許特定頻段的波通過同時屏蔽其他頻段的設(shè)備 ， 一個理想的 帶通 濾波器應(yīng)該有一個完全平坦的通帶 ， 另外，通帶外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率范圍完成 。本次設(shè)計所完成的濾波器如下：通帶 － GHz，帶內(nèi)衰減小于 2dB，起伏小于 1dB， 以下及 40dB。 原型濾波器的元件值的歸一化及其計算 ............................ 7 167。 版圖仿 真 .................................................. 25 167。從圖中可以看出，信號的接收和發(fā)射 都離不開濾波器，它們的尺寸以及工作性能直接影響整個無線通信設(shè)備的體積以及工作性能。從設(shè)計上實現(xiàn)濾波器小型化，不僅可以減小濾波器自身的尺寸面積，而且更加有利于系統(tǒng)的封裝集成，進(jìn)一步實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的小型化。典型的 FBAR 測試結(jié)果顯示，F(xiàn)BAR技術(shù)帶來的高 Q值和高耦合系數(shù)可與高級的陶瓷的和聲表面波振子相媲美，目前達(dá)到的 Q值己超過 1000 ，與基于陶瓷的產(chǎn)品相比， FBAR 技術(shù)在小型化方面占 有絕對的優(yōu)勢，可實現(xiàn)體積小于目前基于陶瓷產(chǎn)品 10%的產(chǎn)品。 隨著信息化浪潮的推進(jìn)，現(xiàn)代社會產(chǎn)生了巨大的信息要求，通信技術(shù)正在向高速、多頻段、大容量方向發(fā)展。與此同時對于器件的小型化和高 3 性能的要求也在不斷提高。 167。兩種 常見的低通濾波器原型： （ 1）平坦低通濾波器特性曲線 (如圖 22所示 )： 圖 22最大平坦低通濾波器特性曲線 數(shù)學(xué)表示式如（ 21） : ? ? ??????????????????naL239。139。 特點：帶內(nèi)衰減呈波紋特性 ArL 定義為等波紋頻帶的邊緣頻率。0G = 1 39。它的特性阻抗和印制導(dǎo)線的寬度、厚度、電介質(zhì)的介電常數(shù)以及兩個接層的距離有關(guān) [11] 。 9 第 3章 帶通 濾波器的重要 指標(biāo) 及優(yōu)化原則 在設(shè)計帶通濾波器時，設(shè)計過程中的重要參數(shù)為奇模和偶模阻抗，這兩個參數(shù)決定了微帶線的尺寸，進(jìn)一步?jīng)Q定了濾波器的特性；體現(xiàn)濾波器特性的參數(shù)為 S參數(shù)，優(yōu)化時的對象即 S12，優(yōu)化時改變的參數(shù)為微帶線的尺寸，尺寸改變了 S 參數(shù)就變化了。 奇模和偶模傳輸模型如下圖所示： 圖 31 奇模和偶模模型圖 可以將平行耦合微帶線視為偶模激勵和奇模激勵的疊加，偶模和奇模有不同的特性阻抗，偶模的特性阻抗為 Z0e,奇模特性阻抗為 關(guān)。選擇參考面的原則是在該參考面以外的傳輸線上只傳輸主模。 12 167。 確定濾波器指標(biāo) 計算查表得濾波器階數(shù) N 確定標(biāo)準(zhǔn)低通濾波器參數(shù) 計算傳輸線基模、偶模特性阻抗 利用 ADS工具計算各節(jié)耦合線幾何尺寸 原理圖繪制 利用 ADS 進(jìn)行仿真得到波形 達(dá)到技術(shù)指標(biāo) 利用 ADS 優(yōu)化W、 L、 S N Y 得到最終 W、 S、 L 14 167。 S21(S12)是傳輸參數(shù)，濾波器通帶、阻帶的位置以及衰減、起伏全都表現(xiàn)在 S21(S12)隨頻率變化曲線的形狀上。 FBW是帶通濾波器的相對帶寬，012 f ffFBW ?? ， iJ 是 J變換的特性導(dǎo)納， Y是輸入輸出微帶線端的特性導(dǎo)納。運行中的窗口如圖 44所示： 圖 45 linecale計算微帶線尺寸 由此得到的各耦合段物理尺寸 ， 如 下 表所示 ： 18 表 42 各節(jié)物理尺寸數(shù)值 CL1 CL2 CL3 CL4 W S L 原 理圖的繪制 首先建立濾波器的主要結(jié)構(gòu)，即 4個平行耦合微帶線，在選擇 2個普通微帶線插入，插入?yún)?shù)設(shè)置控件并修改為指定參數(shù)。以目標(biāo)控件 Goal1為例，設(shè)