HFSS高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真攻略.docx
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1、HFSS高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真攻略实现射频带通滤波器有多种方法,如微带、腔体等。腔体滤波器 具有Q值高、低插损和高选择性等特点,但存在成本较高、不易调 试的缺点,并不太适合项目要求。而微带滤波器具有结构紧凑、易于 实现、独特的选频特性等优点,因而在微波集成电路中获得广泛应用。常用的微带带通滤波器有平行耦合微带线滤波器、发夹型滤波器、 1/4波长短路短截线滤波器、交指滤波器等形式以及微带线的EBG (电 磁带隙)、DGS(缺陷地结构)等新结构形式。而平行耦合微带带通滤 波器具有体积小、重量轻、易于实现等优点。Ol平行耦合带通滤波器的基本原理平行耦合带通滤波器是一种分布参数滤波器滤
2、波器,它是由微带 线或耦合微带线组成,其具有重量轻、结构紧凑、价格低、可靠性高、 性能稳定等优点,因此在微波集成电路集成电路的供应商中,它是一 种被广为应用的带通滤波器。滤波器的基础是谐振电路,它是一个二端口网络,对通带内的频 率信号呈现匹配传输,对阻带频率信号失配而进行发射衰减,从而实 现信号频谱过滤功能。微波带通滤波器在无线通信系统通信系统中起 着至关重要的作用,尤其是在接收机前端。滤波器性能的优劣直接影 响到整个接收机性能的好坏,它不仅起到频带和信道选择的作用,而 且还能滤除谐波,抑制杂散。02平行耦合带通滤波器结构与模型的创建平行耦合带通滤波器原理平行耦合单元由两根相互平行且有一定间距
3、的微带线组成,其结 构图包括介质层、接地层和微带线如图3.3所示。图中每根微带线 的宽度和厚度分别为为W和t;两根微带线的间距为S;介质层厚 度和介电常数分别为h和Er0两根微带线通过接底层产生了耦合效应,随之产生了奇模和偶模特征阻抗。平行耦合带通滤波器通过级联 平行耦合线元件得到。图2.1平行耦合微带线结构图平行耦合带通滤波器的相对带宽BW与中心频率、上边频和 下边频有关,而奇模和偶模特征阻抗由低通滤波器参数g、滤波器 输入输出端口特征阻抗ZO和耦合单元组成。可由以下公式得到:Zorl J.I= Zo I + Z(Jj+ (z%.)ZoJJN= Z(J 1 No/.J.+ (z%.j)式中z
4、。和ZOe分别为奇模和偶模的特性阻抗,i,i + 1表示耦合段单元。平行耦合带通滤波器参数计算与设计本节中所设计的平行耦合带通滤波器指标如下表所示:表2.1-波器指标通带频率带内衰减带内纹波 下阻带衰减上阻带衰减口反射系数系数25-26GHz20dB10dB-40dB(f24GHz)2.7GHz)-15dB根据表中滤波器指标,选择SldB纹波的切比雪夫滤波器来设计, 阶数为5阶。对应低通滤波器原型参数可以通过查表获取:9q= 9 = 1,9= 9s = L1468,。2 =。4 = 1.3712必=1.9750那么依据公式可求得奇偶模特征阻抗,如表2.2所示。表2.2奇偶模阻抗单元编号0123
5、45Zoe75.1254.3152.2552.2554.3175.12Zoo36.4145.5347.2547.2545.5336.41同时可以使用ADS中的Linecalca工具可以通过奇偶模阻抗计算出耦合微带线的各节尺寸参数,每节耦合微带线尺寸如表2.3所示。表2.3各节微带线尺寸单位(mm)WSL13.5440.18921.21624.7782.32420.64734.8363.98120.61144.8363.98120.61154.7782.32420.64763.5440.18921.216f(pc* uf ujtrurr*iSyMUtiteCwtvXCJ77t4 Blt力”Vl
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