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通与算信计机

基于ADS仿真设计的微带带通滤波器

■西南交通大学理学院 韩持宗朱静

摘 要本文介绍了一种借助ADS2005a仿真软件设计微带带通滤波：器的方法，并仿真设计出了一个平行耦合线带通滤波器。仿真结果表明这种方法是简单可行的，:并且能满足工程设计

所示的对称级联的方法获得良好的频率特性。 级联微带带通滤波电路的主要设计步骤如下： 1.确定滤波器的参数：根据要求的截止频率和 (,确定归一化 )

AUTOMATION& MEASUREMENT

要求。关键词：ADS2005a;仿真；平行耦合线；带通滤波器

引言在射频通信系统中，无论是发射机还是接收机，都需要选择特定频率的信号进行处理，滤除其他频率的干扰信号，这就需要使用滤波电路来分离有用信号和干扰信号。

Design System)仿真软件，设计出了一种边缘耦合的平行耦合线带通滤波器。和归一化频率。带宽

基本原理边缘耦合的平行耦合线由两条相互平行且靠近的微带线构成。根

选择归一化低通滤波电路的原型，得到归一化设计参数g1,g2? gN,gN+1。 2.使用g1,g2? gN,gN+1和BW可以确定带通滤波器电路中的设计参数耦合传输线的奇模和偶模的特征阻抗：

EMBEDDED SYSTEMS

因此，高性能的滤波器对设计一个

好的射频通信系统具有重要意义。据传输线理论，每条单独的微带线微带电路由于体积小、重量轻、频带宽、易于与射频电路匹配等优点，近年来在滤波电路中得到了广都等价为小段串联电感和小段并联电容，平行耦合线还需要考虑耦合电容和电感。每条微带线的特征阻抗为Z0,相互耦合的部分长度为 L,微带线的宽度为 W,微带之间的距离为 S,偶模特征阻抗为 ZE,奇模特

POWER SUPPLY TECHNOLOGIES

泛的应用。本文借助ADS2005a (Advanced

(其中

) 3. 根据微带线的偶模和奇模阻抗，按照给定的微带线路板的参

APPLICATION of IC PRODUCTS

征阻抗为 ZO。数，使用 A D S中的微带线计算器使用单个单元电路不能获得良好的 LineCalc计算得到微带线的几何尺寸 W、S、L。 4.连接好电路，将计算出的W、 S S、 L输入，扫描参数为S1.1、 1.2,进行仿真。

图1 5阶带通滤波电路

频率特性，可以采用如图1

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2007.9电子设计应用 http://

通信与计算机

５．一般来说，理论值的仿真结果和实际结果都有很大出入，需要进行优化。可以使用Ｔｕｎｅ工具进行优化，或者采用Ｏｐｔｉｍ工具。

６．观察最终的优化结果，直到达到设计要求。

表１

设计过程

设计要求

中心频率为５ＧＨｚ，带宽为８％，通带内的纹波为３ｄＢ，要求在５．３ＧＨｚ处具有不小于３０ｄＢ的衰减。

微带电路板参数如下：厚度１．２７ｍｍ，介质相对介电常数为

图２　理论计算值的模拟结果

Ｅｒ＝９．８，相对磁导率为Ｍｕｒ＝１，金属电导率Ｃｏｎｄ＝（Ｓ／ｍ），金属层厚度Ｔ＝０．０３ｍｍ，损耗正切角ＴａｎＤ＝０，表面粗糙度Ｒｏｕｇｈ＝０ｍｍ。

计算参数

１．　５．３ＧＨｚ的归一化频率为μ＝１．４７６。根据要求选择滤波器原型为３ｄＢ等纹波切比雪夫低通滤波

图３　优化后的模拟结果

电路，在μ＝１．４７６处，具有大于３０ｄＢ４．７ＧＨｚ，带宽４．４ＧＨｚ￣４．９ＧＨｚ，为的衰减，查表可知至少需要选择５阶滤波电路，本文即选择５阶滤波电路。对应的归一化参数为：ｇ０＝１．０，ｇ１＝ｇ５＝３．４８１７，ｇ２＝ｇ４＝０．７６１８，ｇ３＝４．５３８，ｇ６＝１．０

２．　通过计算可得奇模和偶模阻抗，如表１所示（单位μ）。

３．　根据微带电路板参数，使用ＡＤＳ中的微带线计算器计算得到两端５０μ的微带线参数Ｗ＝

１０．６％。这显然不符合设计要求，主要是中心频率点偏移太大（中心频率点为５ＧＨｚ，带宽为８％），并且通带内的反射系数较大（５ｄＢ）。这些参数与设计目标差距很大，因此需要对其进行优化。

　５．　采用Ｏｐｔｉｍ进行优化，可得到优化后各耦合微带线的参数。

频率扫描范围设置为４．６ＧＨｚ￣５．４ＧＨｚ，扫描步长为

计要求。

结语

本文从边缘耦合的平行耦合线滤波器的基本原理出发，完整地阐述了一种采用ＡＤＳ２００５ａ仿真设计微带带通滤波器的方法，并通过仿真设计了一个微带带通滤波器，从仿真结果来看，这种方法是可行的。■

１．２２４７６０ｍｍ，任意选取Ｌ为２．５ｍｍ。１０ＭＨｚ，结果如图３所示（选用Ｍａｋｅｒ

４．　按照图１连接好电路，将电路图中微带电路板及各耦合微带线的参数设置好，仿真的频率扫描范围设置为４ＧＨｚ￣６ＧＨｚ，扫描步长为１０ＭＨｚ，结果如图２所示。

从图２中看出，中心频率点为

读出图中各点的参数）。

６．由图３可以看出，经过优化后的滤波器中心频率为５．０ＧＨｚ，带宽为４．８ＧＨｚ￣５．２ＧＨｚ，为８％，通带内的反射系数小于２０ｄＢ，５．３ＧＨｚ处的衰减达到３１．８ｄＢ，完全达到了设

参考文献：

１．　刘长军，黄卡玛，闫丽萍．　射频通信电路设计［Ｍ］．　　北京：科学出版社

２．　苏建欢．　用ＡＤＳ仿真设计制作一种高性能的微带低通滤波器［Ｊ］．　河池学院学报，Ｏｃｔ．２００４，Ｖｏｌ．２４　Ｎｏ．４：５７－６０

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