【文章內容簡介】 聯諧振器，在并聯支路中又有串聯諧振器。對于這種復雜電路結構對微波濾波器來說，實現起來有一定的困難，尤其是利用微帶線的結構來實現就更為困難了[5]。對于這種情況，需要將電路中的復雜電路轉換成單一電路來簡化電路結構，對于電路結構的簡化，已經在上一節(jié)做了介紹，所以需要引入導納倒置變換器來實現。（a）所示的導納為 （）（b）所示的導納為 （）兩個電路等效，則有 ，即 （）為了得到在變換后的電路中元件值與原電路的元件的關系，使其對應的相等，則有 ， ， ， （）按照設計的思路，通過引入導納倒置變換器。 只含有導納倒置變換器和并聯支路的雙頻帶通濾波器根據公式（）， （） （） （） ，經過一次電路轉換后得到的雙頻帶通濾波器，它的每一個并聯支路中又出現了新的串聯支路和新的并聯支路，設計需要的是電路中只存在一種電路結構，為了實現能夠實現電路構想，可以通過第二次引入倒置變換器來進行電路變換，這種電路的變換可以產生兩種結果，一種是電路中只會存在串聯諧振回路，另一種是電路中只會存在并聯諧振回路。 （a） （b） 只含有一種諧振電路的雙頻帶通濾波器 （a）串聯諧振回路（b）并聯諧振回路（a）中，相應的元器件的值分別為 （） 、是由濾波器的原型參數決定的：、可由公式（）求出，和的值分別由、確定，由于和理論上可以取任意實數，所以濾波器設計具有很大的靈活性。（b）所示的電路，計算公式為 （） 傳輸線諧振器通過兩次電路變換后，得到的新的雙頻帶通濾波器電路結構中只含有導納倒置變換器和理想的串聯諧振回路或者并聯諧振回路。在第二節(jié)中介紹了，通過轉化實現的方法有很多，對于不同的元件，不同的應用，會有不同的轉化過程和轉化方式。如在電路中的倒置變換器可以采用均勻傳輸線、半集總參數電路、終端開路的平行耦合線等實現，但是考慮到電路的實用性與簡易性，倒置變換器一般采用四分之一波長的微帶傳輸線來實現。，其特性阻抗為，長度為，寬度為。對于諧振頻率來說，其電長度為四分之一波長。 四分之一波長開路微帶線 串聯LC諧振電路相應的阻抗計算公式為 （）在頻率處，其輸入阻抗為零，輸入導納無限大，相當于一個串聯諧振電路，諧振電路的諧振頻率為。由此可見，可以利用四分之一開路線微帶線代替電路中的串聯諧振回路。串聯諧振回路的阻抗為 （）從阻抗計算公式（）和（）可以看出，終端開路的微帶線與串聯諧振電路的輸入阻抗頻率響應特性不同，在實際之中，只要滿足在諧振頻率的附近相等就好了，令兩個電路的電抗斜率參量在處相等，即 （）最終得到的傳輸線的特性阻抗與串聯諧振電路的關系為 （3,15），其特性阻抗為，長度為，寬度為，對于諧振頻率來說，電長度為四分之一波長。 四分之一波長短路微帶線 并聯諧振電路相應的導納計算公式為 （）在諧振頻率處，電路輸入導納為零，輸入阻抗無窮大，相當于一個并聯的諧振電路，諧振電路的諧振頻率為?？梢缘贸?，四分之一短路微帶線可以被用來代替電路中的并聯諧振電路。并聯諧振電路的輸入導納為 （）從導納計算公式（）與（）可以看出，終端開路的微帶線與串聯諧振電路的輸入阻抗的頻率響應還是有不同的，為了使在諧振頻率附近的兩個電路的頻率響應特性也相同，令兩個電路的電抗斜率參量在處相等，則 （)最終得到的傳輸線的特性阻抗與并聯諧振回路的關系為 （）4設計實例 集總參數元件設計對于微波雙頻帶通濾波器的設計我們先通過分立元件的仿真來驗證雙頻濾波器理論的正確性，通過分立元件的仿真不但可以驗證理論的正確性，還可以為后面的微帶線微波雙頻帶通濾波器的仿真提供必要的幫助。設計參數選擇如下： 中心頻率： GHz, GHz輸入輸出阻抗：50級數： ，之所以選擇2階作為低通原型，是因為我們需要對電路進行一定的變換，如果階數選擇過高，會使我們的電路變形很復雜，而且計算量會很大且容易出錯。通帶波紋： 通頻帶帶寬： 均為80MHz低通原型原件值[13]： 通過參數計算， 從圖可以看出，帶通濾波器在m1處的中心頻率符合我們的設計要求。在理論部分的設計中已經提出了雙頻帶帶通濾波器可以通過兩次頻率變換轉換而來，在給定的參數下，通過參數計算可以得出分立元件各個元件值的大小。 雙頻帶通濾波器 由上面幾個圖可以看出，，他們的插入損耗也都符合本次設計的設計要求。雖然在中心頻率附近有些許差異，但這個差異在預計設計的雙頻帶通濾波器的允許范圍之內，由此可見，雙頻帶通濾波器在理論方面的設計是完全正確的。雖然它不夠完美，但在之后的微波雙頻帶通濾波器的設計處理上可以加入優(yōu)化控件，這樣使得設計的雙頻帶通濾波器的誤差更加一步的減少，也使理論更加完美與正確，所以，用分立元件首先來做這個驗證是非常有必要的。（1） 中心頻率：GHz , GHz（2） 帶寬都為24MHz（3） 通帶波紋：（4） 輸入輸出特性阻抗50（1） 介電常數； （2） 基板厚度；（3） 損耗正切角；（4） 相對磁導率。 微帶線參數計算電路選擇切比雪夫式低通原型，考慮到在集總參數濾波器電路中，如果采用并聯諧振器，其分布參數電路需要用四分之一短路線來實現，這樣不利于電路的簡易性，所以分布參數電路采用四分之一開路線來實現，即采用導納倒置變換器和串聯諧振回路來實現電路結構，以此結構來實現雙頻特性。取通過公式計算，得 ， ， ， ， ， 電路中的倒置變換器可以用四分之一波長的微帶傳輸線來實現，串聯諧振電路可以用四分之一開路微帶線來代替。變換后的分布元件傳輸線對應的特性阻抗分別為 ， ， ， 通過參數的計算，最后微帶線的長寬如下所示 ： ， ： ， : ， ： , ： ， （1）運行ADS2011,打開ADS主窗口。執(zhí)行菜單命令[File] [New] [Workspace]，或點圖標創(chuàng)建一個工程文件。 ADS2011工程文件的窗口 （2）建立原理圖工程，執(zhí)行菜單命令[File] [New] [Schematic],或點圖標。 ADS軟件的原理窗口（3） 在原理圖設計窗口中選擇TLinesMicrostrip元件面板列表，并選擇5個MLIN、4個MLOC、。 元件圖（4） 打開原件庫，選擇SimulaionS_param庫，添加2個Term原件，在加一個SP，用線連接原件，構成完整電路原理圖。 電路原理圖 （5）用鼠標雙擊原件MLIN,依次修改原件參數。 MLIN參數設置（6） 設置好參數以后， 完整電路圖由于微帶線是由覆蓋在電介質表面上的金屬材料構成，不同的金屬材料和介質材料的電氣特性導致相同尺寸的微帶線的特性阻抗不同，所以需要對微帶線的進行參數設置。微帶線的參數設置方法如下：（1） 將計算出的的結構尺寸輸入ADS中相對應的微帶線處；（2） 在微帶線器件面板中找到微帶線參數設置控件MSUB，將其插入到電路原理圖中； 雙擊微帶線參數設置控件，彈出參數設置窗口，按照以下內容進行設置： l l H=， l l Er=， l l Mur=1，表示微帶線介質基片磁導率為1l Cond=+50，+50 l l Hu=+034mil，+034 mils l l T=0，表示微帶線金屬片的厚度為0 l l TanD=， l Roungh=0mm，表示微帶線的表面粗糙度為0 mm雙擊MSUB原件。 參數設計過程圖 原理圖設計完成后，接下來進行原理圖仿真，根據設計的指標要求，主要是對它的S參數進行仿真和分析。步驟如下： （1） 在原理圖設計窗口中選擇S參數仿真元件面板“SimulationS_Param”，選擇“Term”放置在功率分配器2個端口上，用來定義端口1和2。單擊工具欄中的接地圖標，放置2個“地”，連接好電路原理圖。 （2）選擇S參數掃描控件“SP”，放置在原理圖中。雙擊SParam，設置掃描類型（Sweep Type）為線性（Linear），步長選擇為5MHz，完成設置的“SP”控件。 設置掃描圖 （3）設置好參數，點擊保存。然后單擊工具欄中的[Simulate]按鈕進行仿真。 仿真窗口 （4）選擇要顯示的S(2,1)和S(1,1),單擊【Add】按鈕，在彈出的“Camplex Data”對話框中選擇dB為單位。 仿真面板設置（5）單擊【OK】按鈕，返回“Plot Traces ＆ Attribu