【正文】 中心頻率，與上下通帶邊頻、關(guān)系為： (38)根據(jù)式(37)可以發(fā)現(xiàn)，濾波器的階數(shù)跟截止頻率的衰減度以及通帶內(nèi)的波紋指數(shù)有關(guān)。當(dāng)知道濾波器的帶外截止衰減時(shí)，我們可以計(jì)算出低通原型所需的元件數(shù)。顯然， =1 時(shí)，通帶內(nèi)的最大衰減是: (34)即此時(shí) (35)為波紋指標(biāo)，通帶內(nèi)的波紋越大則通帶到阻帶的過(guò)渡就越陡峭。由于該電路是可逆的，故可以把左邊的電阻看成信號(hào)源內(nèi)阻，也可以把右邊的電阻看成信號(hào)源的內(nèi)阻。 低通原型濾波器集總元件低通原型濾波器是用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)綜合法設(shè)計(jì)微波濾波器的基礎(chǔ)，各種低通、高通、帶通、帶阻微波濾波器，其傳輸特性大都根據(jù)此原型特性推導(dǎo)出來(lái)的，這樣更使微波濾波器的設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化，精度得以提高。現(xiàn)在我們利用微波仿真軟件ADS, 使用軟件自帶的耦合微帶傳輸線計(jì)算器來(lái)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)得出的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，并且對(duì)其不理想的地方進(jìn)行優(yōu)化處理。而且也無(wú)法驗(yàn)證結(jié)構(gòu)參數(shù)的正確性以及精確性，所以如果調(diào)試目標(biāo)板不理想的話就得重新估算，重新考慮微帶邊緣的修正問(wèn)題。微帶線型濾波器是一種分布參數(shù)濾波器，它是由微帶線或耦合微帶線組成，具有體積小、重量輕、價(jià)格低、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，在微波工程中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。首先在原理圖中插入sparams模塊如圖9所示:圖9 Sparams模塊在原理圖中加入元器件“MSUB”和元器件“SSMtch” ，并設(shè)置微帶基本參數(shù)。輸入匹配電路的作用就是對(duì)基波的匹配和對(duì)二次諧波的反射。 輸入匹配電路的設(shè)計(jì)使源阻抗在基波頻率處和FET 的輸入阻抗共軛匹配。當(dāng)輸入相噪很低，即輸入信噪比很高時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)處理不當(dāng)會(huì)使相噪變壞。有關(guān)資料已證明倍頻器中的雜散和相噪均按變壞，在工程實(shí)踐中也完全證明了這一點(diǎn)。(由/T=θ / π得到)，取這個(gè)角度的原因是此時(shí)二次諧波輸出最大。并仿真得到VI曲線圖。利用ADS軟件對(duì)直流偏置電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，這里用到FETcyrvetracer原理圖模板：在原理圖編輯器窗口中，執(zhí)行菜單命令【Insert】【Template】選擇“FETcurvetracer”模板，如圖6所示。優(yōu)化時(shí)，保持高低阻抗線的特性阻抗不變，即高低阻抗線寬度不變，而是通過(guò)優(yōu)化其阻抗線的長(zhǎng)度使直流偏置電路對(duì)輸入基波頻率f0 呈開(kāi)路狀態(tài)。因此，設(shè)置晶體管基射結(jié)正偏、集基結(jié)反偏，使晶體管工作在放大狀態(tài)的電路，簡(jiǎn)稱為偏置電路（可以理解為設(shè)置正反偏的電路）。 直流偏置電路設(shè)計(jì)偏置電路是保證三極管正常工作而為基極提供適當(dāng)?shù)碾娏鞯碾娐?。?章 仿真設(shè)計(jì)實(shí)例本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于GaAs 管的四倍頻有源倍頻器，輸入信號(hào)為4GHz，輸出為16GHz。交指型帶通濾波器是由兩組平行耦合線諧振器相互交叉組成，每個(gè)指長(zhǎng)度約/4。濾波器采用微帶電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)ADS仿真軟件設(shè)計(jì)微帶帶通濾波器是一種適宜的選擇。我們按照這種思想設(shè)計(jì)了寬帶全等寬平行耦合線帶通濾波器。~25GHz帶寬為40%左右，所以要采用寬帶近似設(shè)計(jì)方法，這些設(shè)計(jì)方法相對(duì)帶寬可達(dá)60%，只是設(shè)計(jì)過(guò)程很復(fù)雜，有二種寬帶平行耦合線帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法:耦合線節(jié)級(jí)聯(lián)直接設(shè)計(jì)方法。一個(gè)全部由串聯(lián)元件或由并聯(lián)元件組成但中間隔開(kāi)/4傳輸線的濾波器，可完全等效成標(biāo)準(zhǔn)形式的串并聯(lián)濾波電路。這樣就會(huì)給帶通濾波器在微波傳輸線結(jié)構(gòu)上的具體實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了困難。應(yīng)用這樣的方法，原型電路的元件參數(shù)已經(jīng)通過(guò)綜合設(shè)計(jì)而達(dá)到了“最佳化”，而且設(shè)計(jì)參數(shù)均己“規(guī)格化”，只需要得出原型濾波器和實(shí)際濾波器之間的變換關(guān)系，就可以設(shè)計(jì)各種所需的濾波器。用微帶分布參數(shù)電路實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的微波網(wǎng)絡(luò)。所謂的原型電路就是以L、C作為元件的集中參數(shù)低頻電路，其中L、C的數(shù)值都根據(jù)對(duì)濾波器一定的指標(biāo)要求，以不同的綜合設(shè)計(jì)方法求得，由此得出一系列規(guī)格化的元件數(shù)值并列成表格，即原型電路元件參數(shù)。所謂綜合設(shè)計(jì)方法，就是全面綜合上述的矛盾，將指標(biāo)予以合理分配，從而以最合理的方法解決濾波器設(shè)計(jì)的這對(duì)矛盾。但是這兩方面的要求往往是相互沖突、相互矛盾的。對(duì)于無(wú)耗濾波器，也常用通帶內(nèi)最大駐波比（VSWR）表示；4)帶外衰減：由于理想濾波器帶外衰減無(wú)窮大不可能實(shí)現(xiàn)，一般可以規(guī)定在某一帶外頻率下，最小衰減不能小于要求值；5)波紋：指通帶內(nèi)信號(hào)的平坦程度，即通帶內(nèi)最大衰減與最小衰減之間的差別，一般用dB表示；6)形狀系數(shù)：是描述濾波器頻率響應(yīng)曲線形狀的一個(gè)參量，一般定義為： （28）7)寄生通帶：在微波濾波器中，由于元件分布參數(shù)的影響，其頻響可能是周期的，因而可能在設(shè)計(jì)好的通帶之外又產(chǎn)生了額外通帶，稱為寄生通帶，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免其落入意圖截止頻率范圍；8)插入相移和時(shí)延頻率特性：濾波器插入相移隨頻率的變化特征稱為相移的頻率特性，而插入相移與頻率的比，稱為濾波器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延： （29）本身也是頻率的函數(shù)，其隨頻率變化特性稱為時(shí)延的頻率特性，而稱為群時(shí)延： （210） 濾波器設(shè)計(jì)：對(duì)于一個(gè)性能良好的微波濾波器，一方面要求通帶衰減盡可能小，阻帶衰減盡可能大，亦即通帶和阻帶的衰減差值要盡量大。用這種濾波器結(jié)構(gòu)作為窄帶濾波器，則各短截線的特性阻抗相差不大，不易實(shí)現(xiàn)。上圖(d)在w=0和2w等處是個(gè)極點(diǎn)，而上圖(e)在在w=0和2w等處是個(gè)零點(diǎn)。這種濾波器的精確設(shè)計(jì)比較困難。上圖(c)所示的發(fā)夾線帶通濾波器，它是把耦合微帶線折疊成發(fā)夾形式而成。上圖(b)所示的耦合微帶線帶通濾波器，它也是個(gè)窄帶濾波器，有5%到25%的相對(duì)帶寬，能夠精確設(shè)計(jì)，是目前工程上經(jīng)常采用的一種帶通濾波器。其次，在微帶結(jié)構(gòu)中短路端不易實(shí)現(xiàn)和精確控制，因而所有具有短路短截線和諧振器的濾波器也不太適宜于微帶結(jié)構(gòu)。理想情況下，在所有不希望的諧波上呈現(xiàn)到器件端的輸入和輸出阻抗都應(yīng)保持電抗特性，以避免其內(nèi)部出現(xiàn)功率耗散。輸出電路則應(yīng)在上與器件匹配并對(duì)四次諧波以外的所有頻率予以抑制，以便獲得最大的四次諧波輸出功率。輸入匹配電路的作用就是對(duì)基波的匹配和對(duì)二次諧波的反射。輸入匹配設(shè)計(jì)：使源阻抗在基波頻率處和FET 的輸入阻抗共軛匹配。微帶線阻抗近似計(jì)算公式：（26）其中：Z為微帶線的阻抗 為電介質(zhì)的介電常數(shù)；t為傳輸線的厚度(1 oz=)；為傳輸線的寬度(mil)；h為電介質(zhì)絕緣層的厚度(mil)。當(dāng)時(shí)，傳輸線的阻抗是不連續(xù)的，會(huì)發(fā)生信號(hào)反射。傳輸線上的阻抗不連續(xù)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)反射，如右圖中理想傳輸線被內(nèi)阻為的數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)， 傳輸線的特征阻 圖4 傳輸線與負(fù)載阻抗模型抗為，負(fù)載阻抗為。當(dāng)負(fù)載阻抗大于特征阻抗時(shí)，電壓信號(hào)發(fā)生正向反射，電流信號(hào)發(fā)生負(fù)向反射；反之，當(dāng)負(fù)載阻抗小于特征阻抗時(shí)，電壓信號(hào)發(fā)生負(fù)向反射，電流信號(hào)發(fā)生正向反射。具體分析如下：反射源端與負(fù)載端阻抗不匹配會(huì)引起傳輸線上信號(hào)反射，負(fù)載將一部分電壓反射回源端。這就叫做達(dá)到了匹配狀態(tài)。所以所謂匹配的時(shí)候內(nèi)阻等于外阻，也就失去了意義。因?yàn)樵诜蔷€性（如：丙類(lèi)）工作的時(shí)候，電子器件的內(nèi)阻變動(dòng)劇烈：通流的時(shí)候，內(nèi)阻很??；截止的時(shí)候，內(nèi)阻接近無(wú)窮大。然而阻抗匹配的概念可以推廣到交流電路，當(dāng)負(fù)載阻抗與信號(hào)源阻抗共軛時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)功率的最大傳輸，如果負(fù)載阻抗不滿足共軛匹配的條件，就要在負(fù)載和信號(hào)源之間加一個(gè)阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，將負(fù)載阻抗變換為信號(hào)源阻抗的共軛，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。這種匹配條件稱為共扼匹配。如果信源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗均為純阻性，則兩種匹配條件是等同的。這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到最大功率。178。178。對(duì)于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。電流脈沖持續(xù)時(shí)間與導(dǎo)通角存在著如下關(guān)系： （25） 具體電路的設(shè)計(jì)： 阻抗匹配阻抗匹配（Impedance matching）是微波電子學(xué)里的一部分，主要用于傳輸線上，來(lái)達(dá)至所有高頻的微波信號(hào)皆能傳至負(fù)載點(diǎn)的目的，不會(huì)有信號(hào)反射回來(lái)源點(diǎn)，從而提升能源效益。為了使FET倍頻器實(shí)現(xiàn)最大輸出功率和效率，必須使第n次諧波的電流為最大。對(duì)于倍頻器的工作，在這些非線性中，最常用的是整流特性，此時(shí)FET偏置為只使輸入信號(hào)波形的正半周導(dǎo)通。(T/2，T為激勵(lì)信號(hào)頻率的周期).如果取t。柵極電壓在Vgmax()至2Vgg一Vgmax之間變化。圖3 理想FET倍頻器中的電流與電壓波形由于輸出諧振電路調(diào)諧于第n階諧波而其它諧波電壓分量為零，漏極電路u(t)是一個(gè)頻率為，的正弦波。圖中在該電路的輸入端，除諧振電路的激勵(lì)頻率外，其它頻率上FET的柵極是 呈短路的。若靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的不合適，在對(duì)交流信號(hào)放大時(shí)就可能會(huì)出現(xiàn)飽和失真（靜態(tài)工作點(diǎn)偏高