【正文】 (310) JnY01=πFBW2gngn+1 (311) 上式中g(shù)0g1...gn+1是低通原型濾波器的歸一化值。 FBW 是帶通濾波器的相對帶寬，F(xiàn)BW=f2f1f0， J i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。利用下面的公式(312)、(313)計算出奇偶模特性阻抗。Z0O|i=Z01Z0Ji+Z0Ji2 (312) Z0e|i=Z01+Z0Ji+Z0Ji2 (313) iZ0Ji,i+1Z0o(Ω)Z0e(Ω)0123456表31 各節(jié)奇偶特性阻抗數(shù)值 微帶線尺寸的計算 在微帶帶通濾波器中，也經(jīng)常用半波長平行耦合諧振電路來級聯(lián)形成帶通濾波器。此種濾波器的結(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。因而，這種結(jié)構(gòu)形式的濾波器容易用來制造帶通濾波器。 ADS 軟件中的工具tools，可以對不同類型的傳輸線進(jìn)行計算。對于平行耦合微帶線來說，可以進(jìn)行物理尺寸和點參數(shù)之間的數(shù)值轉(zhuǎn)換，若給定平行耦合微帶線奇模和偶模的特性阻抗，可以計算平行耦合微帶線的導(dǎo)體帶的寬度和間隔距離。 根據(jù)所求得奇偶模特性阻抗利用ADS 軟件Linecalc 來計算微帶尺寸，將窗口里的參數(shù)修改為給定基板參數(shù)運行窗口如圖38所示：圖38 Linecalc計算微帶線尺寸由此得到各耦合段的物理尺寸，如下表所示：（mm）CL1CL2CL3CL4WSL表32 各節(jié)物理尺寸數(shù)值 HFSS原理圖繪制與仿真依據(jù)所得尺寸，在 HFSS中繪制出所求濾波器的模型，并設(shè)置相應(yīng)的邊界條件和掃頻設(shè)置，進(jìn)行原理圖仿真。其原理圖如圖39所示：圖39 微帶帶通濾波器HFSS原理圖仿真結(jié)果如圖310所示：圖310 微帶帶通濾波器HFSS仿真結(jié)果由圖可以看出，中心頻率出現(xiàn)了明顯的偏移現(xiàn)象。這是因為在設(shè)計平行耦合微帶帶通濾波器時沒有考慮邊緣場效應(yīng)的影響。為此，需要對目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。 ADS原理圖繪制與仿真依據(jù)所得尺寸，在ADS中繪制出所求濾波器的模型，并設(shè)置相應(yīng)的邊界條件和掃頻設(shè)置，其原理圖如圖311所示：圖311 微帶帶通濾波器ADS原理圖依據(jù)原理圖生成的版圖如圖312所示：圖312 微帶帶通濾波器ADS版圖仿真結(jié)果如圖313所示：圖313 微帶帶通濾波器ADS仿真結(jié)果由圖可以看出，中心頻率出現(xiàn)了明顯的偏移現(xiàn)象。這是因為在設(shè)計平行耦合微帶帶通濾波器時沒有考慮邊緣場效應(yīng)的影響。為此，需要對目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。167。 微帶帶通濾波器的優(yōu)化本文將分別討論HFSS和ADS的優(yōu)化方法。 對HFSS結(jié)果的優(yōu)化這種方法的思想是，既然不考慮邊緣場效應(yīng)時得到的中心頻率會低于設(shè)計頻率, 那么提高設(shè)計頻率, 使得到的結(jié)果剛好位于本來的設(shè)計頻率上。由此方法得到的中心頻率為 。由此得到的微帶帶通濾波器的物理尺寸如表33所示：（mm）CL1CL2CL3CL4WSL表33 各節(jié)物理尺寸數(shù)值依據(jù)所得尺寸在HFSS中重新設(shè)計原理圖并進(jìn)行仿真。其原理圖如圖314所示：圖314 微帶帶通濾波器HFSS優(yōu)化原理圖仿真結(jié)果如圖315所示： 圖315 微帶帶通濾波器HFSS優(yōu)化仿真結(jié)果由仿真結(jié)果可知，達(dá)到了優(yōu)化目標(biāo)。 對ADS結(jié)果的優(yōu)化在本文中，先用ADS建立圖311的原理圖模型，以圖313為優(yōu)化目標(biāo)優(yōu)化介質(zhì)板的厚度和介電常數(shù)，再依據(jù)給定的指標(biāo)優(yōu)化微帶帶通濾波器的物理尺寸。將此時的物理尺寸和原有的基板參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化就可以得到所得結(jié)果。ADS原理圖如圖316所示：圖316 微帶帶通濾波器ADS優(yōu)化原理圖此時的微帶帶通濾波器物理尺寸如表34所示：（mm）CL1CL2CL3CL4WSL表34 各節(jié)物理尺寸數(shù)值依據(jù)原理圖所生成的版圖如圖317所示：圖317 微帶帶通濾波器ADS優(yōu)化版圖仿真結(jié)果如圖318所示： 圖318 微帶帶通濾波器ADS優(yōu)化仿真結(jié)果由仿真結(jié)果可知，達(dá)到了優(yōu)化目標(biāo)。對比HFSS和ADS的仿真結(jié)果，可以看出由兩種軟件分別設(shè)計的微帶帶通濾波器能夠順利實現(xiàn)，并且重要參數(shù)能夠較好的控制在所要求的范圍內(nèi)。 結(jié)束語本文設(shè)計的是微帶帶通濾波器，使用HFSS和ADS分別進(jìn)行設(shè)計、仿真和優(yōu)化，并對兩種軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行比較。使所設(shè)計的濾波器在通帶衰減、波紋和阻帶衰減這些重要參數(shù)上達(dá)到要求。此次設(shè)計中主要是做了以下內(nèi)容：1. 收集并閱讀資料，了解微帶濾波器的理論知識，并在用軟件設(shè)計之前計算出濾波器的階數(shù)、微帶線的奇歐模特性阻抗和各節(jié)尺寸。2. 熟悉HFSS及ADS的使用，了解模型設(shè)計、邊界條件、掃頻設(shè)計等相關(guān)知識。3. 查閱相關(guān)文獻(xiàn)及請教老師和同學(xué)解決微帶帶通濾波器中心頻率偏移的現(xiàn)象。盡管設(shè)計出了所要求的濾波器，并且達(dá)到了所要求的參數(shù)范圍，但是學(xué)無止境，還有其他類型的濾波器等待我們?nèi)チ私?、探索。我們在以后的學(xué)習(xí)中會進(jìn)行更加深入的學(xué)習(xí)。致 謝在這次科研訓(xùn)練的過程中，錢老師給了我們很大的幫助。抽出了很多寶貴的時間來督促我們的工作，解答我們的疑惑。錢老師并不是簡單地告訴我們怎么做，而是指給我們方向，讓我們自己探索。這給了我們很大的收獲。在此向錢老師表達(dá)深深地感謝！感謝小組成員的團(tuán)結(jié)一致，互幫互助。沒有團(tuán)隊的合作就沒有這篇文章的誕生。參考文獻(xiàn)[1]Reinhold Ludwing,Gene Bogdanov著；王子宇，——理論與應(yīng)用（第二版）. 北京：電子工業(yè)出版社，2013[2] JIASHENG HONG，M. J. LANCASTER. Microstrip Filters for RF/Microwave Applications. John Wiley amp。 Sons, Inc，2001[3]. 北京：人民郵電出版社，2010[4] 甘后樂，樓東武. 平行耦合微帶線帶通濾波器的多步法優(yōu)化設(shè)計. 微波學(xué)報，第21卷，第6期，2005 33