【正文】 10) (211) , k=2,3,…n (212)當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)， (213)當(dāng)n為偶數(shù)時(shí) (214) 本章主要介紹了濾波器的分類，濾波器的主要性能參數(shù)，濾波器的設(shè)計(jì)理論，并對(duì)兩種低通濾波器的原型最大平坦低通濾波器和切比雪夫低通濾波器的特性曲線以及數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并介紹了原型濾波器的元件值的歸一化及其計(jì)算。與地平面之間用一種電介質(zhì)隔離開。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[13]。它的特性阻抗和印制導(dǎo)線的寬度、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)[14]。與金屬波導(dǎo)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。一般用薄膜工藝制造[16]。導(dǎo)體應(yīng)具有導(dǎo)電率高、穩(wěn)定性好、與基片的粘附性強(qiáng)等特點(diǎn)。一般有兩個(gè)方面的作用：一是它把高頻信號(hào)能進(jìn)行較有效地傳輸；二是與其他固體器件如電感、電容等構(gòu)成一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)，使信號(hào)輸出端與負(fù)載很好地匹配。影響PCB走線特性阻抗的因素主要有：銅線的寬度和厚度、介質(zhì)的介電常數(shù)和厚度、焊盤的厚度、地線的路徑、周邊的走線等。按照傳輸線的結(jié)構(gòu)，可以將它分為微帶線和帶狀線。最常使用的微帶線結(jié)構(gòu)有4種：表面微帶線(surface microstrip)、嵌入式微帶線(embedded microstrip)、帶狀線(stripline)、雙帶線(dualstripline)。印制導(dǎo)線的厚度、寬度、印制導(dǎo)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。單位長度微帶線的傳輸延遲時(shí)間，僅僅取決于介電常數(shù)而與線的寬度或間隔無關(guān)。它的特性阻抗和印制導(dǎo)線的寬度、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)[18]。(信號(hào)線)。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。如果線的厚度和寬度、介質(zhì)的介電常數(shù)以及兩層導(dǎo)電平面間的距離是可控的，那么線的特性阻抗也是可控的。因?yàn)槲Ь€一面是FR4（或者其他電介質(zhì)）一面是空氣（介電常數(shù)低）因此速度很快，利于傳輸對(duì)速度要求高的信號(hào)[19]。 通常同樣的介質(zhì)條件微帶線的損耗?。ň€寬），帶狀線的損耗大（線細(xì)，有過孔）。 本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是微帶線的發(fā)展，最常用的4種微帶線。并且介紹了微帶線和帶狀線的區(qū)別。濾波器在電子電路和系統(tǒng)中的作用是選擇某一頻帶內(nèi)的有用信號(hào)，并把此頻帶之外的無用信號(hào)抑制掉，微帶線帶通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[22]。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(jí)聯(lián)形成帶通濾波器。因而，這種結(jié)構(gòu)形式的濾波器容易易用來制造帶通濾波器[23]。 (41) (42) (43)上式中…是低通原型濾波器的歸一化值。再利用下面的公式(44)、(45)計(jì)算出奇偶模特性阻抗。也可利用ADS軟件Linecalc來計(jì)算微帶尺寸?；鍏?shù)：H:基板厚度( mm)Er:基板相對(duì)介電常數(shù)()Mur:磁導(dǎo)率(1)Cond:金屬電導(dǎo)率(+7)Hu:封裝高度(+33 mm)T:金屬層厚度( mm)TanD:損耗角正切(1e4)Roungh:表面粗糙度(0 mm)微帶帶通濾波器的技術(shù)指標(biāo)：、起伏 前兩項(xiàng)是描述衰減特性的，是濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)，決定了濾波器的性能和種類(高通、低通、帶通、帶阻等)。群時(shí)延是指網(wǎng)絡(luò)的相移隨頻率的變化率，定義為 dU/df ，群時(shí)延為常數(shù)時(shí)，信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)才不會(huì)產(chǎn)生相位失真。圖41是一個(gè)微帶帶通濾波器及其等效電路，它由平行的耦合線節(jié)相連組成，并且是左右對(duì)稱的，每一個(gè)耦合線節(jié)長度約為四分之一波長(對(duì)中心頻率而言)，構(gòu)成諧振電路 圖41 微帶帶通濾波器模型及其等效電路圖在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要是以濾波器的S參數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化仿真。S11(S22)參數(shù)是輸入、輸出端口的反射系數(shù)，由它可以換算出輸入、輸出端的電壓駐波比。根據(jù)ADS軟件設(shè)計(jì)出濾波器的原理圖（如圖42所示）：圖42 微帶帶通濾波器原理圖濾波器兩邊的引出線TL1和TL2是特性阻抗為50歐姆的微帶線。平行耦合線濾波器的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，所以五個(gè)耦合線節(jié)中，第5及4節(jié)微帶線長L、寬W和縫隙S的尺寸是相同的。原理圖生成后需要對(duì)以上微帶電路進(jìn)行優(yōu)化，ADS提供了Tune和optim(optimization)兩種優(yōu)化工具。對(duì)于其它的參數(shù)，也可以根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行一定的調(diào)整。再次對(duì)優(yōu)化后的微帶原理電路進(jìn)行仿真就可以得到比較滿意的濾波器傳輸和反射曲線(如圖43所示)：圖43 原理圖仿真曲線觀察S11(S22)和S21 (S12)曲線是否滿足指標(biāo)要求(包括優(yōu)化目標(biāo)中未設(shè)定的帶內(nèi)起伏小于1dB的要求)，如果已經(jīng)達(dá)到指標(biāo)要求，就可以進(jìn)行版圖的仿真了，如果沒有達(dá)到指標(biāo)要求，那么就重新進(jìn)行優(yōu)化仿真。所以在版圖仿真前要看一下相鄰各耦合線節(jié)的微帶線寬是否相差過大，如果相差過大就會(huì)造成原理圖和版圖仿真有較大的差別，這就需要改變變量初值重新進(jìn)行優(yōu)化。S11在通帶內(nèi)最好小于15dB。 實(shí)物制作仿真完成后要根據(jù)結(jié)果用Protel 99軟件繪制電路版圖，繪制版圖時(shí)要注意以下幾點(diǎn)。在繪制版圖時(shí)受加工工藝的限制， mm即可，(2)考慮到加工電路板時(shí)的側(cè)向腐蝕問題，微帶線的寬度和長度要適當(dāng)增加。用Protel軟件繪制電路版圖(如圖48)：圖48 電路版圖 本章小結(jié)濾波器的作用就是過濾信號(hào)，在安全系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，通信設(shè)備，雷達(dá)系統(tǒng)，導(dǎo)航系統(tǒng)以及在電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備，自動(dòng)控制設(shè)備等方面應(yīng)用得比較廣泛。本章的詳細(xì)的介紹的微帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法,包括微帶線尺寸的選擇，原理圖仿真，版圖仿真，以及實(shí)物制作等內(nèi)容。在微波平面電路中有較為廣泛的應(yīng)用。即先從微帶線理論著手，結(jié)合經(jīng)典濾波器設(shè)計(jì)原理，使歸一化的低通原型濾波器，結(jié)合阻抗變化以及微帶電路的特性，向微帶帶通濾波器轉(zhuǎn)變。分布參數(shù)微帶型濾波器，在頻率很高時(shí)一根微帶線能表現(xiàn)出電感、電容及電阻等特性方面的綜合。微帶帶通濾波器的基片材料既是微波傳輸?shù)慕橘|(zhì)，又是導(dǎo)體微帶線附著的載體，其材料特性對(duì)微帶線濾波器的性能有很大的影響。致 謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，老師給了我很大的幫助。遇上的各種問題在她的指導(dǎo)下都很好的解決，她以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度、廣博的專業(yè)知識(shí)、獨(dú)到的專業(yè)見解給予我精心的指導(dǎo)和幫助，所以我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師邊莉老師，在此向老師表示深深的謝意!我還要感謝我的同學(xué)在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，不僅在學(xué)習(xí)上給予了我無私的幫助，在生活上也給我留下了美好的回憶。最后我特別要將誠摯的謝意獻(xiàn)給我的家人，感謝他們多年來對(duì)我的關(guān)愛、理解和支持。參考文獻(xiàn)1. 甘本拔，:科學(xué)出版社，19742. 吳萬春。北京:國防工業(yè)出版社，19813. 楊愛琴，1995，4(2):7114. ，1998，(6):50515. 向勇，2001，(2):41436. 趙小紅，1996，19(4):48527. ，2002， 47(18)8. 吳萬春，:國防工業(yè)出版社，19809. 清華大學(xué)《微帶電路》:人民郵電出版社，197610. :人民郵電出版利，198211. :西安電子科技人學(xué)出版社，200512. 顧其凈，項(xiàng)家禎，:人民郵電出版社，197813. :國防工業(yè)出版社，197814. 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ADS Introduction Advanced Design System (Advanced Design System), referred to as ADS, Agilent Technologies Co., Ltd. is (Agilent) In order to meet the petition, in order to carry out prod