微波课程的设计--带通滤波器的设计

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1、1 第一章第一章 带通滤波器的设计带通滤波器的设计 滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件。 它的主要作 用是抑制不需要的信号， 使其不能通过滤波器， 只让需要的信 号通过。在微波电路系统中， 滤波器的性能对电路的性能指标 有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器， 对 设计微波电路系统具有很重要的意义。 微带电路具有体积小， 重 量轻、 频带宽等诸多优点， 近年来在微波电路系统应用广泛， 其 中用微带做滤波器是其主要应用之一。平行耦合微带线带通滤波 器在微波集成电路中是被广为应用的带通滤波器。 第一节 设计目的 1. 理解带通滤波器的理论和工作原理； 2. 理解带通滤波器的设计步骤

2、及学会使用Ansoft 软件； 3. 通过设计仿真理解带通滤波器的特性。 2 第二节 带通滤波器的基本原理 带通滤波器的设计通常先把带通滤波器频率取归一化， 参考 频率一般取带通滤波器的频带宽度，从而寻找相应的低通模型设 计出符合设计参数要求的低通滤波器，再进行频率和元件变换得 到相应的带通滤波器。本次设计用平行耦合微带线设计带通滤波 器。 本次设计主要应用上述理论设计一个切比雪夫滤波器，其设 计参数为：中心频率 f0=2.4GHz，相对带宽为 3%，带内波纹参数 0.5dB，频带衰减为 45dB，微带线特征阻抗为 50。微带线基片 材料：相对介电常数为 3.38，厚度为 20mil。设计中运

3、用切比雪 夫滤波器列线图结合归一化参数确定滤波器的阶数和元器件值， 并根据奇偶模特征阻抗计算公式确定出微带线的几何尺寸，最后 利用 Ansoft 软件进行仿真验证寻找优化方法，达成对带通滤波 器的最佳设计。 第三节 参数的计算 1.3.1 确定低通型滤波器的节数 将切比雪夫低通滤波器的截止频率归一化为： 3 03.0%3/)( 012 www sec/72.2)( 1 0 0 rad w w w w w s 根据公式计算切比雪夫的低通滤波器的节数： )1log( )1log( cosh cosh 2 2 1 1 ss sww XX w X n X= 11.01 1.0 )110()110( s

4、 p 由通带内波纹 p =0.5dB,阻带衰减 s =45dB,n=4.18 知最少 应该使用五阶滤波器。 1.3.2 归一化参数 由切比雪夫波纹为 0.5dB 的低通滤波器参数表知： g1=g5=1.7058, g2=g4=1.2296， g3=2.5408， g6=1.000 1.3.3 计算滤波器的奇模、偶模阻抗 1 1 2 g JZ o nn no gg JZ 1 2 （n=2,3,4，N） 1 1 2 NN No gg JZ （n=N+1） )(1 2 ooooe JZJZZZ; )(1 2 ooooo JZJZZZ 由以上公式得表格： 4 n n g noJ Z oe Z oo Z 1 1.7058 0.1752 60.30 42.78 2 1.2296 0.0362 51.87 48.26 3 2.5408 0.0296 51.53 48.56 4 1.2296 0.0296 51.53 48.56 5 1.70