【文章內(nèi)容簡介】 ? ? ??????????????????naL239。139。39。 1lg10???? dB (21) （ 21）中 ?滿足關系式（ 22）： ? ? ArL??1lg10 ? (22) N對應于電路所需級數(shù)。 中國地質(zhì)大學 （武漢） 學士學位論文 6 特點： 39。? = 0處 (2n1)階的導數(shù) =0 ,1? 定義為衰減 3dB的頻帶邊緣點 (2) 切比雪夫低通濾波器特性曲線（如圖 23所示）： 圖 23切比雪夫低通濾波器特性曲線 數(shù)學表示式如（ 23）、（ 24）： ? ?39。139。39。139。1239。 c o sc o s1lg10???????? ?????????? ???????? nLA (23) ? ?39。139。39。139。1239。 c o s hc o s h1lg10?????????????? ???????? nLA (24) (23),(24)中 ?滿足關系式 (25)： ? ? ArL??1lg10 ? (25) n仍舊是電路里電抗元件的數(shù)目。 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。 最大平坦衰減特性曲線與切比雪夫特性曲線比較可以看出： 若通帶內(nèi)允許的衰減量 ArL 和電抗元件的數(shù)目 n為一定，則切比雪夫濾波器的截止速率更快 [8] 。因為其截止陡削，所以常常寧可選擇切比雪夫特性曲線而不 取其他的特性曲線。 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重。 理論證明了最大平坦濾波器的延遲畸變要比切比雪夫濾波器小。 中國地質(zhì)大學 （武漢） 學士學位論文 7 167。 原型濾波器的元件值的歸一化及其計算 目的：提高設計通用性 歸一化定義： 0g = 39。0R = 1或 0g = 39。0G = 1 39。1? = 1 對于兩端帶有電阻終端的最大平坦濾波器，給定 ArL = 3dB、 0g = 1 和 39。1? = 1，則其原型元件值可以按下式計算： ? ? ?????? ?? nkg A 2 12sin2 ?, k=1,2,? ,n (26) 0g = 11??ng 對于兩端具有電阻終端的切比雪夫濾波器，當其通帶波紋為 dBLAr 、 0g = 1和 39。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) 中國地質(zhì)大學 （武漢） 學士學位論文 8 當 n為奇數(shù)時， 11 ??ng (213) 當 n為偶數(shù)時， ???????? 4c ot h 21 ?ng (214) 167。 微帶線 微帶線是位于接地層上由電介質(zhì)隔開的印制導線，它是一根帶狀導 (信號線 ) [9] ，與地平面之間用一種電介質(zhì)隔離開。印制導線的厚度、寬度、印制導線與地 層的距離以及電介質(zhì)的介電常數(shù)決定了微帶線的特性阻抗。如果線的厚度、寬度以及與地平面之間的距離是可控制的，則它的特性阻抗也是可以控制的 [10] 。單位長度微帶線的傳輸延遲時間，僅僅取決于介電常數(shù)而與線的寬度或間隔無關帶狀線是介于兩個接地層之間的印制導線，它是一條置于兩層導電平面之間的電介質(zhì)中間的銅帶線。它的特性阻抗和印制導線的寬度、厚度、電介質(zhì)的介電常數(shù)以及兩個接層的距離有關 [11] 。如果線的厚度和寬度、介質(zhì)的介電常數(shù)以及兩層導電平面間的距離是可控的，那么線的特性阻抗也是可控的。 微帶線特性阻抗如式 (31)和模型（如圖 31所示）： ?????? ??? tw hZ r ? (215) 圖 24 表層微帶線模型 其中 Z0是微帶線的特性阻抗 ,w是微帶線寬度， t是微帶線厚度， h是電介質(zhì)厚度， ? r是硬質(zhì)電路板的相對介電常數(shù) [12]。 與金屬波導相比， 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。 60年代前期，由于微波低損耗介質(zhì)材料和微波半導體器件的發(fā)展，形成了微波集成電路 ，使微帶線得到廣泛應用，相繼出現(xiàn)了各種類型的微帶線。一般用薄膜工藝制造 [13] 。介質(zhì)基片選用介電常數(shù)高、微波損耗低的材料。導體應具有導電率高、穩(wěn)定性好、與基片的粘附性強等特點。 中國地質(zhì)大學 （武漢） 學士學位論文 9 第 3章 帶通 濾波器的重要 指標 及優(yōu)化原則 在設計帶通濾波器時，設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。 波形的仿真及優(yōu)化都是在 ADS 軟件中進行的。 167。 奇模和偶模特征阻抗 當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] ,特別是當很多非常靠近的傳輸線同時切換 ,這種現(xiàn)象尤為嚴重 ,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)設計中必須考慮到這些方面的影響 。 當兩根耦合的傳輸線相互之間的驅(qū)動信號振幅大小相同但相位相差 180 度的時候 ,就是一個奇模傳輸?shù)哪Ｐ?。 此情況下 ,傳輸線的等效電容增大 ,但是等效電感變小 。 當兩根耦合的傳輸線相互之間的驅(qū)動信號振幅大小相同且相位也相同時 ,就是一個偶模傳輸?shù)哪Ｐ?。 此情況下 ,傳輸線的等效電容減小 ,但是等效電感增大 。 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。 中國地質(zhì)大學 （武漢） 學士學位論文 10 167。 S 參數(shù) 網(wǎng)絡理論是一種非常普遍的處理問題的方法，它把系統(tǒng)用一個由若干端口對外 的未知網(wǎng)絡表示。微波網(wǎng)絡理論是微波工程強有力的工具，主要研究微波網(wǎng)絡各端口的物理量之間的關系，實際的微波 /射頻濾波器也是用網(wǎng)絡分析儀進行測量。微波網(wǎng)絡分為線性與非線性，有源與無源，有耗與無耗，互易與非互易。 雙口元件 [15]是在微波工程中應用最多的一種元件，主要有濾波器、移相器、衰減器等。與單口元件相似，雙口元件一般采用網(wǎng)絡理論進行分析，但是，值得指出的是元件的網(wǎng)絡參數(shù)本身還是需要用場論方法求得，或者實際測量得到，從這個意義上講，場論是問題的內(nèi)部本質(zhì)，而網(wǎng)絡則是問題的外部特性。 幾乎所有的微波元件都可以由一 個網(wǎng)絡來代替，并且可以用網(wǎng)絡端口參考面上的變量來描述其特性（在傳輸線上端口所在的位置，與能流方向垂直的橫截面通常稱為 “ 參考面 ” ）。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。 微波網(wǎng)絡有不同的網(wǎng)絡參量：阻抗參量 Z、導納參量 Y 和 A參量反映的是參考面上電壓與電流的關系；散射參量 S、傳輸參量 T反映的是參考面上歸一化入射波電壓和歸一化反射波電壓之間的關系。在微波頻率下，阻抗參量 Z、導納參量 Y和 A參量不能直接測量，所以引入散射參量 S和傳輸參量 T。利用 S參 量 ，射頻電路設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)絡中應用最多的一種主要參量。 圖 32 二端口網(wǎng)絡示意圖 S 參量是根據(jù)某端口上接匹配負載的情況下所得到的歸一化波來定義的。設 an表示第n個端口的歸一化入射波電壓， bn表示第 n個端口的反射波歸一化電壓。 所謂歸一化波，就是各端口的波用其對應端口的參考阻抗進行歸一化后得到的波，它們與同端口的電壓的關系為 n ZUa ?? （ 31） 二端口網(wǎng)絡 [S] U1 U2 a1 a2 b2 b1 I2 1 端口 2 端口 I1 中國地質(zhì)大學 （武漢） 學士學位論文 11 n ZUb ??