【正文】 的反射系數(shù)； 02112 1 ?? aabS 表示端口 1匹配時(shí)，端口 2到端口 1的傳輸系數(shù)； 01221 2 ?? aabS 表示端口 2匹配時(shí)，端口 1到端口 2的傳輸系數(shù)； ai=0表示第 i個(gè)端口接匹配負(fù)載，該端口不存在反射波。 圖 32 二端口網(wǎng)絡(luò)示意圖 S 參量是根據(jù)某端口上接匹配負(fù)載的情況下所得到的歸一化波來(lái)定義的。在微波頻率下，阻抗參量 Z、導(dǎo)納參量 Y和 A參量不能直接測(cè)量，所以引入散射參量 S和傳輸參量 T。選擇參考面的原則是在該參考面以外的傳輸線(xiàn)上只傳輸主模。與單口元件相似，雙口元件一般采用網(wǎng)絡(luò)理論進(jìn)行分析，但是，值得指出的是元件的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)本身還是需要用場(chǎng)論方法求得，或者實(shí)際測(cè)量得到，從這個(gè)意義上講，場(chǎng)論是問(wèn)題的內(nèi)部本質(zhì)，而網(wǎng)絡(luò)則是問(wèn)題的外部特性。微波網(wǎng)絡(luò)分為線(xiàn)性與非線(xiàn)性，有源與無(wú)源，有耗與無(wú)耗，互易與非互易。 S 參數(shù) 網(wǎng)絡(luò)理論是一種非常普遍的處理問(wèn)題的方法，它把系統(tǒng)用一個(gè)由若干端口對(duì)外 的未知網(wǎng)絡(luò)表示。 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(xiàn)視為偶模激勵(lì)和奇模激勵(lì)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)。 當(dāng)兩根耦合的傳輸線(xiàn)相互之間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振幅大小相同且相位也相同時(shí) ,就是一個(gè)偶模傳輸?shù)哪Ｐ?。 當(dāng)兩根耦合的傳輸線(xiàn)相互之間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振幅大小相同但相位相差 180 度的時(shí)候 ,就是一個(gè)奇模傳輸?shù)哪Ｐ?。 167。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （武漢） 學(xué)士學(xué)位論文 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(jì)帶通濾波器時(shí)，設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要參數(shù)為奇模和偶模阻抗，這兩個(gè)參數(shù)決定了微帶線(xiàn)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(shí)的對(duì)象即 S12，優(yōu)化時(shí)改變的參數(shù)為微帶線(xiàn)的尺寸，尺寸改變了 S 參數(shù)就變化了。介質(zhì)基片選用介電常數(shù)高、微波損耗低的材料。 60年代前期，由于微波低損耗介質(zhì)材料和微波半導(dǎo)體器件的發(fā)展，形成了微波集成電路 ，使微帶線(xiàn)得到廣泛應(yīng)用，相繼出現(xiàn)了各種類(lèi)型的微帶線(xiàn)。 微帶線(xiàn)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(xiàn)模型 其中 Z0是微帶線(xiàn)的特性阻抗 ,w是微帶線(xiàn)寬度， t是微帶線(xiàn)厚度， h是電介質(zhì)厚度， ? r是硬質(zhì)電路板的相對(duì)介電常數(shù) [12]。它的特性阻抗和印制導(dǎo)線(xiàn)的寬度、厚度、電介質(zhì)的介電常數(shù)以及兩個(gè)接層的距離有關(guān) [11] 。如果線(xiàn)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] 。 微帶線(xiàn) 微帶線(xiàn)是位于接地層上由電介質(zhì)隔開(kāi)的印制導(dǎo)線(xiàn)，它是一根帶狀導(dǎo) (信號(hào)線(xiàn) ) [9] ，與地平面之間用一種電介質(zhì)隔離開(kāi)。1? = 1，則其原型元件值可以按下式計(jì)算： ? ? ?????? ?? nkg A 2 12sin2 ?, k=1,2,? ,n (26) 0g = 11??ng 對(duì)于兩端具有電阻終端的切比雪夫?yàn)V波器，當(dāng)其通帶波紋為 dBLAr 、 0g = 1和 39。0G = 1 39。 原型濾波器的元件值的歸一化及其計(jì)算 目的：提高設(shè)計(jì)通用性 歸一化定義： 0g = 39。 理論證明了最大平坦濾波器的延遲畸變要比切比雪夫?yàn)V波器小。因?yàn)槠浣刂苟赶?，所以常常寧可選擇切比雪夫特性曲 線(xiàn)而不取其他的特性曲線(xiàn)。 特點(diǎn)：帶內(nèi)衰減呈波紋特性 ArL 定義為等波紋頻帶的邊緣頻率。1239。39。 c o sc o s1lg10???????? ?????????? ???????? nLA (23) ? ?39。139。139。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （武漢） 學(xué)士學(xué)位論文 6 特點(diǎn)： 39。39。兩種常見(jiàn)的低通濾波器原型： （ 1）平坦低通濾波器特性曲線(xiàn) (如圖 22所示 )： 圖 22最大平坦低通濾波器特性曲線(xiàn) 數(shù)學(xué)表示式如（ 21） : ? ? ??????????????????naL239。 167。 167。 圖 21 四個(gè)普通濾波器的特性曲線(xiàn) 可以從不同角度對(duì)濾波器進(jìn)行分類(lèi)： (a)按功能分，有低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器，帶阻濾波器，可調(diào)濾波器。 167。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （武漢） 學(xué)士學(xué)位論文 4 第 2 章 帶通 濾波器設(shè)計(jì)理論 論文研究的是使用 ADS 軟件設(shè)計(jì)微帶帶通濾波器的解決方案，而帶通濾波器是以低通濾波器為原型設(shè)計(jì)的。例如多模微帶濾波器，類(lèi)交趾濾波器等。制作的微帶濾波器的插損小、帶邊陡峭度高、帶外抑制大、具有高靈敏度和高選擇性，在移動(dòng)通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與此同時(shí)對(duì)于器件的小型化和高中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （武漢） 學(xué)士學(xué)位論文 3 性能的要求也在不斷提 高。由于用戶(hù)超常規(guī)發(fā)展。這正是 S波段的應(yīng)用，因此如何研究出高性能，小型化的濾波器是目前電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在寬帶移動(dòng)化方面， IEEE 802工作組先后制定了WLAN和 WiMAX 等技術(shù)規(guī)范，希望能沿著固定、游牧 /便攜、移動(dòng)這樣的演進(jìn)路線(xiàn)逐步實(shí)現(xiàn)寬帶移動(dòng)化，常用的 WLAN 通信頻段標(biāo)準(zhǔn)為 IEEE ()和 IEEE ()。 隨著信息化浪潮的推進(jìn)，現(xiàn)代社會(huì)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。 1990 年日本住友公司提出低溫共燒多層介質(zhì)平面型濾波器的構(gòu)想。西門(mén)子公司研制的 3 級(jí)整塊聯(lián)體型片式介質(zhì)濾波器，尺寸規(guī)格僅 ( mm )— ( mm ) ，適用于 ISM91 GPS1500 、 PCN / PCS1800 、PHS1900 。為了減小體積，村田公司開(kāi)發(fā)出 MB 型片式介質(zhì)濾波器，它是由23個(gè)同軸諧振器整塊連體構(gòu)成，而無(wú)需電路基板、耦合器、外罩等。典型的 FBAR 測(cè)試結(jié)果顯示，F(xiàn)BAR技術(shù)帶來(lái)的高 Q值和高耦合系數(shù)可與高級(jí)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(guò) 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(duì)的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)體積小于目前基于陶瓷產(chǎn)品 10%的產(chǎn)品。 近年來(lái)，薄膜聲學(xué)體波共振技術(shù)（ FBAR）給射頻前端濾波器小型化和集成化帶來(lái)一線(xiàn)曙光。 微帶濾波器國(guó)內(nèi)外研究情況 移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)驚人的成長(zhǎng)速度超出了人們的想象，促進(jìn)了濾波器的 飛速發(fā)展，特別是固態(tài)化濾波器的發(fā)展，如晶體濾波器、陶瓷濾波器、 SAW 濾波器、介質(zhì)濾波器等。微帶濾波器因?yàn)橹亓枯p、體積小、制造成本低且易于與其他微波電路集成等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中 [2]。從設(shè)計(jì)上實(shí)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(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的小型化。采用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的濾波器尺寸一般比較大，在工作性能上也存在著一定的局限性，往往不能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的要求，急需從小型化和高性能設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn) 行改進(jìn)。目前，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的有源電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了微型化并且能夠有效地采用現(xiàn)代封裝技術(shù)進(jìn)行集成。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，近年來(lái)出現(xiàn)了多芯片組件 (MCM)、片上系統(tǒng) (SOC)、封裝系統(tǒng) (SOP)等新的封裝形式。從圖中可以看出，信號(hào)的接收 和發(fā)射都離不開(kāi)濾波器，它們的尺寸以及工作性能直接影響整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的體積以及工作性能。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人類(lèi)對(duì)通信的需求越來(lái)越高，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。目前的固定電話(huà)、有線(xiàn)電視、有線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)都屬于有線(xiàn)傳輸。 課題背景和意義 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代，信息時(shí)代的主要標(biāo)志之一就是信息的快速?gòu)V泛的傳遞。 版圖仿真 .................................................. 25 167。 原理圖設(shè)計(jì) ................................................ 14 低通濾波器原型的參數(shù)的計(jì)算 ............................... 14 奇模和偶模特性阻抗的計(jì)算 ................................. 16 微帶線(xiàn)尺寸的計(jì)算 ........................................ 16 原理圖的繪制 ............................................ 18 167。 ADS 介紹及優(yōu)化原則 .......................................... 12 第 4章 帶通濾波器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 ........................................ 13 167。 奇模和偶模特征阻抗 .......................................... 9 167。 原型濾波器的元件值的歸一化及其計(jì)算 ............................ 7 167。 帶通濾波器的主要參數(shù) ........................................ 4 167。 微帶濾波器國(guó)內(nèi)外研究情況 ..................................... 2 第 2章 帶通濾波器設(shè)計(jì)理論 ............................................. 4 167。 關(guān)鍵詞： 微帶線(xiàn) 微帶帶通濾波器 仿真軟件 ADS Abstract In recent years, along with the high develop