資源描述：
《微帶線低通濾波器設(shè)計(jì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、近代微波技術(shù)課程報(bào)告姓名王翩學(xué)號M201071631院系電子信息工程專業(yè)電磁場與微波技術(shù)類別碩士指導(dǎo)老師馬洪考試日期2011年7月8日微帶線低通濾波器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)要求設(shè)計(jì)特征阻抗為的低通濾波器，其截止頻率為f1=2.5GHz(3dB衰減)，在f2=5GHz處要求衰減大于30dB，要求有詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟，并且用分布參數(shù)元件實(shí)現(xiàn)。濾波器選型選擇巴特沃茲型濾波器，其衰減特性表示為其中n為濾波器階數(shù)，這里取。代入上式解的4.98，取n=5，即選取5階巴特沃茲濾波器。5階歸一化巴特沃茲低通濾波器（截止頻率Hz，特征
2、阻抗）有如下兩種實(shí)現(xiàn)方式。第一種是第一個(gè)元件是串聯(lián)電感，第二種是第一個(gè)元件是并聯(lián)電容，以下簡稱電感型和電容型。圖1第一個(gè)元件是串聯(lián)電感的5階歸一化巴特沃茲LPF圖2第一個(gè)元件是并聯(lián)電容的5階歸一化巴特沃茲LPF使用集總參數(shù)實(shí)現(xiàn)巴特沃茲型LPF設(shè)待求濾波器截止頻率()與基準(zhǔn)濾波器截止頻率()的比值為M，則有設(shè)計(jì)截止頻率為的濾波器，要經(jīng)過頻率變換，將基準(zhǔn)濾波器中各元件值除以M。濾波器特征阻抗變換是通過先求出帶設(shè)計(jì)濾波器阻抗與基準(zhǔn)濾波器特征阻抗的比值K，再用K去乘基準(zhǔn)濾波器中的所有電感元件值和用這個(gè)K去除基
3、準(zhǔn)濾波器中所有電容元件值來實(shí)現(xiàn)的。公式如下：通過上述兩步變換可以得到實(shí)際的元件值計(jì)算公式：下面以以上公式推導(dǎo)出待求濾波器各元件取值。表一：電感型濾波器各元件值H1C1H2C2H3基準(zhǔn)濾波器0.61803H1.61803F2H1.61803F0.61803H待求濾波器1.96723nH2.06013pF6.36618nH2.06013pF1.96723nH表二：電容型濾波器各元件值C1H1C2H2C3基準(zhǔn)濾波器0.61803F1.61803H2F1.61803H0.61803F待求濾波器0.78690p
4、F5.15035nH2.54648pF5.15035nH0.78690pF圖3電感型5階巴特沃茲LPF圖4(a)電感型衰減特性曲線圖4(b)Matlab編程得到的衰減特性圖4(c)ADS仿真相頻特性圖4(d)Matlab得到的相頻特性圖5電容型5階巴特沃茲LPF圖6(a)電容型衰減特性曲線圖6(b)Matlab編程得到的衰減特性曲線圖6(c)ADS仿真電容型LPF相頻特性圖6(d)Matlab得到的電容型LPF相頻特性通過圖4和圖6使用ADS軟件和Matlab仿真結(jié)果可以看出，在2.5GHz處衰減為3
5、dB，在5GHz處衰減大于30dB，而且通過相頻特性曲線可以看出兩種LPF都具有很好的線性相頻特性曲線。因此設(shè)計(jì)的兩種五階巴特沃茲LPF都可以很好的滿足設(shè)計(jì)要求。將集總參數(shù)元件轉(zhuǎn)換為分布參數(shù)元件集總元件如電感和電容等，只是對有限的數(shù)值范圍有效，在微波頻率實(shí)現(xiàn)很困難，而且必須用分布元件來近似，在微波頻率，元件之間的距離是不能忽略的。這里需要采用Richards變換，將集總元件變換到傳輸線；同時(shí)采用Kuroda恒等式，以利用傳輸線段來分隔濾波器元件。由于這些附加的傳輸線段并不影響濾波器響應(yīng)，這種類似的設(shè)計(jì)
6、稱之為冗余濾波器綜合。設(shè)計(jì)濾波器時(shí)可吸收這些線段的優(yōu)點(diǎn)，以便改善濾波器的響應(yīng)。1.Richards變換如果一個(gè)傳輸線在相反端短路而且電長度為時(shí)，那么輸入的正弦信號將會被反射回輸入端，而且與輸入信號正好同相，阻止了任何的電流的流動。這與并聯(lián)諧振電路在諧振時(shí)具有無限阻抗相似。如果一個(gè)傳輸線在相反端開路而且電長度為時(shí)，那么輸入的正弦信號將會被反射回輸入端，而且與輸入信號正好反向，這抵消了信號。因而在這個(gè)頻率上出現(xiàn)一個(gè)衰減極點(diǎn)，這與和信號源并聯(lián)的串聯(lián)諧振電路在諧振時(shí)的情況類似。低于諧振頻率時(shí)，并聯(lián)諧振電路呈感
7、性，而串聯(lián)諧振電路呈容性。于是傳輸線能被用來實(shí)現(xiàn)微波濾波器中的電感和電容，其中假設(shè)波長小于。濾波器的截止頻率一般選為，于是衰減極點(diǎn)發(fā)生在2處()。開路和短路傳輸線“短截線”的行為在圖中給出。圖7短路和開路傳輸線短截線的等效電路Richards變換使得將集總元件的濾波器轉(zhuǎn)換為用印制電路板走線作為傳輸線的分布參數(shù)濾波器成為可能。對于短路的傳輸線短截線可以和電感等效，由Richards變換可以得到上式意味著一個(gè)特征阻抗為的短路傳輸線在的頻率范圍上與阻抗為的電感等效。這里對應(yīng)的頻率。對于，的值為無窮大。這里，
8、頻率平面被映射成一個(gè)以為界的新的壓縮頻率平面，對應(yīng)原始頻率平面上的。對于一個(gè)短路線：在的頻域內(nèi)。同樣，可以得到電容和開路短截線之間的變換式：對于開路線：在的頻域內(nèi)。將表一、表二中基準(zhǔn)濾波器各電容、電感用上述方法替換再乘以特征阻抗50即可得到各傳輸線特征阻抗，如下表所示：表三：電感型LPF轉(zhuǎn)換為傳輸線TL1TL2TL3TL4TL5歸一化阻抗0.618031/1.6180321/1.618030.61803實(shí)際阻抗30.901530.9017810030.9
