【正文】 （）為滿足在相應(yīng)的頻率點處應(yīng)該具有相同的衰減特性，需要在網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)的元件在這兩種頻率變換下具有相同的阻抗特性，用公式表示為 （），計算結(jié)果為 （）其中為信號源的內(nèi)阻，為對應(yīng)的低通原型濾波器的原件值，實際的負(fù)載值同樣可以由原型電路負(fù)載的性質(zhì)而決定，若和并聯(lián)，則 （）若與串聯(lián)，則 （） 低通原型和低通濾波器的對應(yīng)電路 高通濾波器與低通原型的變換為了實現(xiàn)從高通濾波器變成低通原型的衰減特性，采用頻率變換函數(shù) （）應(yīng)用等衰減的條件，并對信號源內(nèi)阻反歸一化處理，最終得到的電容與電感值為 （） 。各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器的傳輸特性都可根據(jù)原型推導(dǎo)而來[4]。而在實際應(yīng)用當(dāng)中，由于橢圓函數(shù)實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，通常很少用來作為低通原型。 橢圓函數(shù)低通原型濾波器的衰減特性從上圖可以看到，橢圓函數(shù)式濾波器在通帶內(nèi)與阻帶內(nèi)都擁有等波紋的特性[4]。因為切比雪夫式的濾波器的邊帶特性比較好，雖然在通帶內(nèi)有些許波動，但是在一般情況中，因為是等波紋的特性，且可以設(shè)置在允許的誤差范圍之內(nèi)，濾波器的電路結(jié)構(gòu)也相對容易實現(xiàn)，所以可以選擇切比雪夫式的濾波器作為低通原型濾波器。 切比雪夫濾波器切比雪夫低通原型濾波器的頻率響應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為 ， ≤1 （） ，1 （）式中、與巴特沃士濾波器的表示相同。 巴特沃士低通濾波器原型的衰減特性，為濾波器通帶截止頻率，為濾波器阻帶最小衰減，為濾波器阻帶邊頻。最常用的有三種，其對應(yīng)的濾波器分別是巴特沃士式、切比雪夫式和橢圓函數(shù)式[3]。在濾波器通帶和阻帶的交界處，衰減特性不可能從零處瞬時突變到無窮大。 (a) (b) (c) (d) 濾波器的理想衰減特性（a）低通（b）高通（c）帶通（d）帶阻，通帶內(nèi)的衰減為零，阻帶內(nèi)的衰減則為無窮大。當(dāng)一個端口輸入一個具有均勻功率的頻域信號，信號通過網(wǎng)絡(luò)，在其另一個端口的匹配負(fù)載上得到的功率譜不再是均勻的，也就是說，在通過網(wǎng)絡(luò)的時候有一定的選擇性，這個二端口網(wǎng)絡(luò)就是一個濾波器[2]。ADS電子設(shè)計自動化功能十分強大，包含時域電路仿真 (SPICElike Simulation)、頻域電路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三維電磁仿真 (EM Simulation)、通信系統(tǒng)仿真(Communication System Simulation)、數(shù)字信號處理仿真設(shè)計（DSP）；ADS支持射頻和系統(tǒng)設(shè)計工程師開發(fā)所有類型的RF設(shè)計，從簡單到復(fù)雜，從離散的射頻/微波模塊到用于通信和航天/國防的集成MMIC，是當(dāng)今國內(nèi)各大學(xué)和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統(tǒng)仿真軟件軟件[1]。 ADS軟件一個功能十分強大的射頻自動化設(shè)計軟件工具，該軟件便于與其他軟件連接，便于與測試設(shè)備連接，便于與廠商元器件模型之間的溝通，并提供豐富的仿真功能，實業(yè)界首選的視頻自動化軟件設(shè)計平臺。它能夠?qū)崿F(xiàn)包括時域頻域、數(shù)字模擬、線性和非線性等很多方面的計算及仿真，并能夠優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，設(shè)計的版圖轉(zhuǎn)化成品的性能分析等。本文采用ADS軟件,通過ADS進(jìn)行仿真和優(yōu)化，驗證所設(shè)計的微波雙頻帶通濾波器的準(zhǔn)確性。該方法首先運用分立元件通過兩次頻率變換由一個低通原型濾波器變換成為雙頻帶通濾波器，然后通過電路轉(zhuǎn)換，引入導(dǎo)納倒置變換器，將電路簡化成為只有導(dǎo)納倒置變換器和串聯(lián)LC諧振器的雙頻帶通濾波器。本文詳細(xì)介紹了一種雙頻帶通濾波器的設(shè)計方法。雖然在國外對雙頻濾波器的研究挺多的，但在國內(nèi)就目前來說還是很少的。最早的雙頻帶濾波器的設(shè)計思路是通過直接級聯(lián)兩個單頻帶的帶濾波器[6]來實現(xiàn)的。雖然濾波器的基本概念很經(jīng)典，但濾波器的結(jié)構(gòu)、功能日新月異，隨著材料、工藝和要求的發(fā)展，濾波器永遠(yuǎn)是微波領(lǐng)域內(nèi)一種十分活躍的元件。為了充分利用現(xiàn)有的頻譜和基礎(chǔ)資源，在通信系統(tǒng)中設(shè)置能同時工作的多個通信頻段的途徑之一，就是研究和開發(fā)高性能的雙頻段微波濾波器。以前的濾波器只能實現(xiàn)單一頻段的信息傳輸，不但造價昂貴且結(jié)構(gòu)單一，不能實現(xiàn)多用途信息傳輸。其功能模塊主要由射頻濾波器、射頻放大器、射頻振蕩器及混頻器等構(gòu)成。信息和通信已經(jīng)成為當(dāng)今社會人們主要的交流通道，無線通信不但有著巨大的發(fā)展空間同時對社會的發(fā)展及人類的進(jìn)步存在著巨大的影響。最后通過引入λ/4微帶開路線將雙頻帶通濾波器轉(zhuǎn)換成為微波雙頻帶通濾波器，并利用ADS (Advanced Design system) 軟件對濾波器進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求。該設(shè)計首先運用分立元件通過兩次頻率變換由一個低通原型濾波器變換成為雙頻帶通濾波器，以此來驗證雙頻帶通濾波器的可行性。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計題 目 微波雙頻帶通濾波器的仿真設(shè)計 學(xué)生姓名 高宇洋 學(xué)號 1213014017 所在學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 電子1201班 指導(dǎo)教師 賈建科 完成地點 物電學(xué)院實驗室 2016 年 06 月 5 日微波雙頻帶通濾波器的仿真設(shè)計 作者：高宇洋（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 電子信息工程專業(yè) 12級1班 陜西 漢中 723000）指導(dǎo)教師：賈建科 [摘要] 為了滿足無線通信向著多頻段、多模式方向發(fā)展的需要，并簡化多頻段通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小其體積和重量，降低生產(chǎn)成本，對多通帶微波濾波器的研究及設(shè)計有重要的意義?；诖颂岢隽艘环N雙頻帶通濾波器的設(shè)計。然后通過電路轉(zhuǎn)換，引入導(dǎo)納倒置變換器，將電路簡化成為只有導(dǎo)納倒置變換器和串聯(lián)LC諧振器的雙頻帶通濾波器。 [關(guān)鍵詞]： 雙頻濾波器； 頻率轉(zhuǎn)換； 導(dǎo)納倒置變換； 微帶線The simulation of microwave dualband bandpass filter designAuthor: Gao Yuyang(Grade 12,Class 1，Major of Electronic and Information Engineering，School of Physics and Telemunication Engineering， Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor: Jia Jianke Abstract：In order to meet the wireless munication to the needs of the development of multiband, multimode direction, and simplify the structure of multiband munication system, reduce the volume and weight, reduce production cost, to research and design of microwave bandpass filter has an important on this proposed a dualband bandpass filter , the design applies discrete ponent by twice frequency conversion by a lowpass prototype filter transformation bee the dualband bandpass filter, in order to verify the feasibility of the dualband bandpass filter. And then through the circuit transformation, the introduction of admittance inversion converter, to simplify the circuit bee only admittance inversion converter and series LC resonator dualband bandpass filter. Finally, by introducing the λ / 4 microstrip line into dualband bandpass filter microwave dualband bandpass filter, and by using ADS (Advanced Design system) software, the simulation was carried out on the filter, the simulation results show that meet the requirements of design index.Keywords：Dualband filter Frequency conversion Admittance inverted transform Microstrip line目錄1引言 12 微波濾波器基本原理 3 濾波器簡介 3 濾波器的基本類型 3 巴特沃士濾波器 3 切比雪夫濾波器 4 橢圓函數(shù)濾波器 5 頻率變換 5 低通濾波器與低通原型的變換 6 高通濾波器與低通原型的變換 7 帶通濾波器與低通原型的變換 7 帶阻濾波器與低通原型的轉(zhuǎn)換 8 9 9 倒置變換器的實現(xiàn) 123 設(shè)計方案 13 13 電路變換 154設(shè)計實例 20 集總參數(shù)元件設(shè)計 20 22 22 22 微帶線參數(shù)計算 23 23 26 27 仿真優(yōu)化 30 版圖生成 315 總結(jié)與展望 34參考文獻(xiàn) 35致謝 36附錄A 外文文獻(xiàn) 37附錄B 外文文獻(xiàn)翻譯 431引言科技的快速發(fā)展將人類帶到了一個信息化的時代，通信領(lǐng)域的信息傳遞經(jīng)歷了從電話線、光纖等導(dǎo)線作為通信傳輸信息的有線傳輸?shù)揭揽侩姶挪ㄔ诳臻g內(nèi)傳播信息的無線傳輸，從固定電話到手機電腦，從低頻段到高頻段的巨大變化。無線通信領(lǐng)域主要應(yīng)用的是射頻信息傳輸系統(tǒng)，而很多種無線通信領(lǐng)域都會應(yīng)用此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來傳輸信息。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和通信業(yè)競爭的加劇，在射頻微波系統(tǒng)中，尤其是在無線通信系統(tǒng)中，對濾波器性能指標(biāo)提出了越來越高的要求。能用一個器件實現(xiàn)兩個器件的工作，這當(dāng)然能節(jié)省不少資源和經(jīng)費，雙頻帶濾波器就是應(yīng)這種需求而出現(xiàn)的。濾波器作為現(xiàn)代通信設(shè)備不可缺少的關(guān)鍵器件之一，能有效濾除各種無用信號及信號噪聲，降低各通信頻道間的信號干擾，保障通信設(shè)備的正常工作，實現(xiàn)高質(zhì)量通信，進(jìn)而達(dá)到頻譜資源的有效利用。因此如何設(shè)計出一個具有高性能的濾波器，對設(shè)計微波電路系統(tǒng)具有很重要的意義。但這種設(shè)計存在缺陷，直接級聯(lián)帶來的后果就是高插入損耗和巨大的體積，為了減少插入損耗和減少體積，這需要設(shè)計一個具有雙頻帶特性的電路。在網(wǎng)上雖然能找到一些關(guān)于雙頻濾波器的研究資料，但是很難找到微波雙頻帶通濾波器的研究資料，所以對于雙頻帶通濾波器的設(shè)計研究還是有重要的意義和存在價值的?？紤]到濾波器的實用性，本次設(shè)計采用常用的兩個頻率，,之所以選擇