微波滤波器和无源电路讲座(14-b)ppt课件.pptx

《微波滤波器和无源电路讲座(14-b)ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微波滤波器和无源电路讲座(14-b)ppt课件.pptx（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电子科技大学 贾宝富 博士现代微波滤波器和无源器件设计（十四）微波低通滤波器设计电子科技大学 贾宝富 博士现代微波滤波器和无源器件设计（十四）椭圆函数低通滤波器设计椭圆函数低通滤波器设计n设计要求技术指标q通带最大反射系数:0.2（相当于通带等波纹为0.18dB）；q通带变频频率：q阻带变频频率：q端接条件：50欧姆带状线；q最小阻带衰减：38.1dB12cffGHz11.194sff椭圆函数低通原型滤波器n椭圆函数低通原型滤波器的通带和阻带都具有都具有等波纹特性。由于它的参数须用椭圆函数计算，个被称作椭圆函数滤波器或考尔（Cauer）滤波器。确定滤波器级数n椭圆函数滤波器的阻带最小衰减近似表

2、示为：n式中：n 是椭圆函数的模数。n使用6级可以达到阻带n最小衰减38.1dB要求。 1010 log10 101log 101.2LarAsLnqdB 42462121515016444q1;sssc 43.1dB陡峭度椭圆函数模数椭圆函数低通原型滤波器的基本结构n椭圆函数低通原型滤波器有很多文章介绍。综合出的电路结构也不完全相同。元器件值有表可查。ADS的设计过程n放入超级元件Filter DG。双端口滤波器This component can have any real, non-zero impedance at either the source or load terminati

3、ons.单端口滤波器This component has a real, non-zero source termination and either an open or short at the load termination.设置设计参数n双击超级元件，输入设计要求设计滤波器仿真结果设计结果Ansoft Designer的设计过程ssc 电子科技大学 贾宝富 博士现代微波滤波器和无源器件设计（十四）传统设计方法选择低通原型滤波器结构计算各元件实际值n根据原型值计算各元件实际值。01122344561;1;0.8214;0.3892;1.084;1.188;0.7413;0.9077;1

4、.117;1.136;ZLLCLLCLC 0000ccccZLLZZCCZ 0111111212131414151650;2;241.1 ;19.96 ;0.0217 ;59.4 ;37.1 ;0.0182 ;55.9 ;0.0227 ;ZffGHzLLCLLCLC原型值计算公式实际值选定各线段的阻抗并确定其宽度n采用带状线。6.35;2.7;0.034;rBmmTmm传输线阻抗Z0波导波长g线宽（W）构建元件Z3=3091.224mm9.16193mmC2，C4，C6Z0=5091.224mm4.37757mmInput/OutputZ2=9091.224mm1.30805mmL2，L4Z1

5、=11891.224mm0.568985mmL1，L3，L5确定各线段长度n将电路板版图相关部分与等效电路关联。并由关联关系得，n其中， 和 是电感线未修正前的长度。 1 11111 21221 3131;lLZ SinvlLZ SinvlLZ Sinv12,ll3l235.162.46957.6642lmmlmmlmm 确定各线段长度（续1）n在形等效电路中，这三根电感线的并联容抗是：n在这三段线接头处将有一个无用的总电容并联与接头处，此总容纳是n这个电容是并联在电路中。并联以后的导纳应当等于L2-C2并联支路的导纳，即11111121213113110.0015049210.0007202

6、12210.002235242lCvZlCvZlCvZ11111230.00446035LCCCC212CLBCB包含CL的L2-C2支路导纳不包含CL的L2-C2支路导纳，即带状线需要提供的导纳。确定各线段长度（续2）n如果令，n由公式：n得，n分离后得n最后计算出2221L C212CLBCB2212112211211CLCCCCL2221212212111BCCL212121CCCBCL21121212211212211CLCCCCCLC修正后的容纳修正后的感抗121222.30.0189CCLC确定各线段长度（续3）n应用此修正电抗值，再由下式计算出L2对应线段修正以后的长度。n为了求

7、得C2对应线段的长度，必须把修正后的容纳 减去 线段型等效电路的并联容纳 ，先求出对应线段的原始长度 ，然后用其两端的边缘电容加以修正。n边缘电容的影响可以从C2对应线段的两端减去一小段线，线长 它的等效电容等于边缘电容，即1 2121ClLZ Sinv23.6576lm m12CC2l12C2Cl21213217.8486CCvlCCZm ml11330.45frClWYv 确定各线段长度（续4）n其中，n故得，n由此得出C2线段所需的实际长度。n其余各个分支线也可以用类似的方法确定。这里不再详细叙述。由此可见，设计过程十分繁杂。因此，我们通常会使用仿真软件优化功能设计。0.45fC330.

8、451.1049frCW vlm mY2225.6388CClllm m23.6576lm m电子科技大学 贾宝富 博士现代微波滤波器和无源器件设计（十四）仿真软件优化设计方法电路图和拓扑结构选定各线段的阻抗并确定其宽度n采用带状线。6.35;2.7;0.034;rBmmTmmZ0Z0Z1Z0Z1Z3Z2Z3Z2Z1传输线阻抗线宽（W）Z3=309.16mmZ0=504.38mmZ2=901.31mmZ1=1180.57mm计算线长初值0111111212131414151650;2;241.1687 ;19.5457 ;0.0216519 ;59.3547 ;37.2367 ;0.01811

9、44 ;55.8324 ;0.0227765 ;ZffGHzLLCLLCLC1 11111 21221 31311 41421 5151tan;tan;tan;tan;tan;lLZvlLZvlLZvlLZvlLZv111131212313130tan;tan;2tan;CCClCYvlCYvlCYv123451234.88;3.11;6.77;5.70;6.42;8.37;7.23;6.18;ccclmmlmmlmmlmmlmmlmmlmmlmm建立电路模型电路模型仿真结果优化结果123451234.88;3.11;6.77;5.70;6.42;8.37;7.23;6.18;ccclmmlm

10、mlmmlmmlmmlmmlmmlmm123451234.42;2.20;7.35;6.02;7.99;8.06;5.66;5.57;ccclmmlmmlmmlmmlmmlmmlmmlmm优化前优化后HFSS的仿真结果0.501.001.502.002.503.003.504.004.50Freq GHz-87.50-75.00-62.50-50.00-37.50-25.00-12.500.00Y1Ansoft LLCHFSSDesign1XY Plot 1Curve InfodB(S(1,1)Setup1 : Sweep1dB(S(2,1)Setup1 : Sweep1用Designer设计

11、设计基本结构和初始几何尺寸12345671236.08353;1.29788;8.15483;6.17913;7.25503;4.59541;4.49281;8.3695;7.23225;6.17808;ccclmmlmmlmmlmmlmmlmmlmmlmmlmmlmm传输线阻抗线宽（W）Z3=309.16mmZ0=504.38mmZ2=901.31mmZ1=1180.57mmAWR优化用电路图优化结果优化后版图HFSS的仿真结果0.501.001.502.002.503.003.504.004.50Freq GHz-120.00-100.00-80.00-60.00-40.00-20.00 0.00Y1Ansoft LLCHFSSDesign1XY Plot 1Curve InfodB(S(1,1)Setup1 : Sweep1dB(S(2,1)Setup1 : Sweep1小 结n设计椭圆函数低通滤波器，一般可以使用优化方法设计。利用集中元件原理图给出基本设计。然后把集中参数原理图转换成某种结构的传输线，例如：同轴线、带线、微带线等。这一过程并不像传统设计一样做修正。再在仿真软件中对这种实际结构传输线的电路原理图优化。最后用三维软件验证设计。n多数情况下这一设计方法给出的结果是可以信赖的。