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1、福建工程學(xué)院電磁波與微波技術(shù)課程設(shè)計(jì)----帶阻濾波器的設(shè)計(jì)與仿真課題：帶阻濾波器的設(shè)計(jì)與仿真指導(dǎo)老師：姓名：學(xué)號(hào)：19福建工程學(xué)院目錄1.設(shè)計(jì)要求·······················32.微帶短截線帶阻濾波器的理論基礎(chǔ)············32.1理查德變換····················42.2科洛達(dá)規(guī)則····················63.設(shè)計(jì)步驟·······················73.1ADS簡(jiǎn)介·····················73.2初步設(shè)計(jì)過程··················
2、·83.3優(yōu)化設(shè)計(jì)過程···················143.4對(duì)比結(jié)果·····················174.心得體會(huì)·······················175.參考文獻(xiàn)·······················1819福建工程學(xué)院1．課程設(shè)計(jì)要求：1.1設(shè)計(jì)題目：帶阻濾波器的設(shè)計(jì)與仿真。1.2設(shè)計(jì)方式：分組課外利用ads軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.3設(shè)計(jì)時(shí)間：第一周至第十七周。1.4帶阻濾波器中心頻率：6GHz；相對(duì)帶寬：9%；帶內(nèi)波紋：<0.2dB。1.5濾波器阻帶衰減>25dB；在頻率5.5GHz和6.5GHz處
3、，衰減<3dB；輸入輸出阻抗：50Ω。2．微帶短截線帶阻濾波器的理論基礎(chǔ)19福建工程學(xué)院當(dāng)頻率不高時(shí)，濾波器主要是由集總元件電感和電容構(gòu)成，但當(dāng)頻率高于500Mz時(shí)，濾波器通常由分布參數(shù)元件構(gòu)成，這是由于兩個(gè)原因造成的，其一是頻率高時(shí)電感和電容應(yīng)選的元件值小，由于寄生參數(shù)的影響，如此小的電感和電容已經(jīng)不能再使用集總參數(shù)元件；其二是此時(shí)工作波長(zhǎng)與濾波器元件的物理尺寸相近，濾波器元件之間的距離不可忽視，需要考慮分布參數(shù)效應(yīng)。我們這次設(shè)計(jì)采用短截線方法，將集總元件濾波器變換為分布參數(shù)濾波器，其中理查德變換用于將集總元件變換為傳輸段，科洛達(dá)規(guī)則可以
4、將各濾波器元件分隔。2.1理查德變換通過理查德變換，可以將集總元件的電感和電容用一段終端短路和終端開路的傳輸線等效。終端短路和終端開路傳輸線的輸入阻抗具有純電抗性，利用傳輸線的這一特性，可以實(shí)現(xiàn)集總元件到分布參數(shù)元件的變換。在傳輸線理論中，終端短路傳輸線的輸入阻抗為：=（1.0）式中當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度=時(shí)（1.1）將式（1.1）代入式（1.1），可以得到19福建工程學(xué)院（1.2）式中（1.3）稱為歸一化頻率。終端短路的一段傳輸線可以等效為集總元件電感，等效關(guān)系為（1.4）式中S=j（1.5）稱為理查德變換。同樣，終端開路的一段傳輸線可以等效為集
5、總元件的電容。終端開路傳輸線的輸入導(dǎo)納為（1.6）式中S=j為理查德變換。19福建工程學(xué)院前面將電感和電容用一段傳輸線等效時(shí)，傳輸線的長(zhǎng)度選擇為，這樣的選擇有個(gè)好處，因?yàn)辄c(diǎn)f=S=j=j1（1.7）這適合將集總元件低通濾波器原型轉(zhuǎn)換為由傳輸線構(gòu)成的低通濾波器，這時(shí)低通濾波器原型的電感值與終端短路傳輸線的歸一化特性阻抗值相等，低通濾波器原型的電容值與終端開路傳輸線的歸一化特性導(dǎo)納值相等。當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度時(shí)，這種選擇適合將集總元件低通濾波器原型轉(zhuǎn)換為由傳輸線構(gòu)成的帶阻濾波器。所以我們?cè)谧鲈O(shè)計(jì)時(shí)用的傳輸線的長(zhǎng)度為。2.2科洛達(dá)規(guī)則科洛達(dá)規(guī)則是利用附
6、加的傳輸線段，得到在實(shí)際上更容易實(shí)現(xiàn)的濾波器。利用科洛達(dá)規(guī)則既可以將串聯(lián)短截線變換為并聯(lián)短截線，又可以將短截線在物理上分開。附加的傳輸線段稱為單位元件。3設(shè)計(jì)步驟3.1ADS簡(jiǎn)介19福建工程學(xué)院ADS（AdvancedDesignSystem）電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件為美國(guó)AgilentTechnologies公司的產(chǎn)品，該軟件的功能包含時(shí)域電路模擬（SPICE－likeSimulation）、頻域電路模擬（HarmonicBalanceLinearAnalysis）、電磁模擬（EMSimulation）、通信系統(tǒng)模擬（Communication
7、SystemSimulation）、數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)（DSP）等。此外和多家芯片廠商合作建立ADSDesignKit及ModelFile供設(shè)計(jì)人員使用。使用者可以利用DesignKit及軟件模擬功能進(jìn)行通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃與評(píng)估，以及MMIC／RFIC、類比與數(shù)位電路設(shè)計(jì)。除上述的設(shè)計(jì)模擬功能外，ADS也提供輔助設(shè)計(jì)功能，如DesignGuide是以范例及指令方式示范電路或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃流程，而SimulationWizard是以步驟式界面進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與分析。ADS還能提供與其他設(shè)計(jì)模擬軟件（如SPICE、Mentor19福建工程學(xué)院Gra
8、phics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的MATLAB等）做Co－Simulation，加上豐富的元件／應(yīng)用模型庫(kù)及量測(cè)／驗(yàn)證儀器間
