微波带通滤波器设计
一种小型化微波宽带带通滤波器及其工程设计分析
一种小型化微波宽带带通滤波器及其工程设计分析微波宽带带通滤波器是一种用于在微波频段内传输带通信号的滤波器。
由于微波通信频段广泛且信号要求宽带传输，因此微波宽带带通滤波器在通信系统中起到了重要的作用。
本文将介绍一种小型化微波宽带带通滤波器的工程设计和分析。
小型化微波宽带带通滤波器的工程设计需要考虑以下几个关键因素：频率响应、损耗、尺寸和功率承受能力。
频率响应是滤波器设计的关键指标，需要在通信系统所需的频率范围内保持较好的带通特性。
损耗是指滤波器在通信信号传输过程中引入的信号衰减，需要尽量降低以保证信号的传输质量。
尺寸是指滤波器的外形尺寸，需要尽量减小以节省空间。
功率承受能力是指滤波器能够承受的最大输入功率，需要满足通信系统的功率要求。
在设计小型化微波宽带带通滤波器时，可以采用常见的带通滤波器结构，如串联线路和并联线路等。
选取适当的线路结构和元器件参数可以实现所需的频率响应和带通特性。
可以采用微带线、螺旋线等小型化结构来减小滤波器的尺寸。
在工程设计的过程中，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的滤波器类型和元器件。
可以采用微带线、陶瓷片、铁氧体等材料来制作滤波器的元器件。
还需要考虑元器件之间的匹配和连接方式，以保证滤波器的性能和稳定性。
在设计过程中，需要使用专业的微波电路设计软件进行模拟和优化。
通过建立合适的电路模型和进行电磁仿真，可以快速评估设计方案的性能，优化滤波器的参数和结构。
在实际制作过程中，还需要进行实际的测试和调试以验证滤波器的性能。
小型化微波宽带带通滤波器的工程设计需要考虑频率响应、损耗、尺寸和功率承受能力等关键因素。
通过选择合适的线路结构和元器件，并使用专业的设计软件进行模拟和优化，可以实现滤波器的设计和制作。
带通滤波器设计 (2)
带通滤波器设计1. 引言在信号处理中，滤波器是一种重要的工具，用于去除或改变信号的特定频率成分。
带通滤波器是一种常用的滤波器，它可以传递一定范围内的频率成分，而抑制其他频率成分。
本文将介绍带通滤波器的基本原理和设计方法。
2. 带通滤波器的原理带通滤波器是一种频率选择性滤波器，它可以传递一定范围内的频率信号，而将其他频率信号抑制。
其基本原理是利用滤波器的频率响应特性，对输入信号进行滤波处理。
带通滤波器通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联连接而成。
低通滤波器用于抑制高于截止频率的频率成分，而高通滤波器用于抑制低于截止频率的频率成分，从而实现带通滤波效果。
3. 带通滤波器的设计方法带通滤波器的设计通常包括以下几个步骤：在设计带通滤波器之前，需要确定滤波器的一些规格参数，包括中心频率、通带宽度、阻带宽度等。
这些参数决定了滤波器的性能和应用范围。
步骤二：选择滤波器的类型常见的带通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等。
根据具体的应用要求和设计指标，选择适合的滤波器类型。
步骤三：计算滤波器的阶数滤波器的阶数决定了滤波器的陡峭程度和相频特性。
根据设计要求和滤波器类型，计算滤波器的阶数。
步骤四：确定滤波器的传输函数根据滤波器的类型和阶数，使用滤波器设计方法计算滤波器的传输函数。
常用的设计方法包括频率折叠法、零极点法等。
根据滤波器的传输函数，采用模拟滤波器的设计方法，设计滤波器的电路结构和参数。
常用的设计方法包括电压法、电流法等。
步骤六：数字滤波器的设计对于数字信号处理系统，需要将模拟滤波器转换为数字滤波器。
常用的设计方法包括脉冲响应法、频率采样法等。
根据系统的采样率和滤波器的性能要求设计数字滤波器。
4. 带通滤波器的应用带通滤波器在信号处理领域有着广泛的应用。
例如，音频处理中常用带通滤波器对音频信号进行频率选择性处理，去除噪声和杂音。
图像处理中常用带通滤波器对图像进行频率域滤波，增强或抑制特定频率成分，实现图像增强、去噪等功能。
微波带通滤波器设计论文,毕业设计
成都信息工程学院毕业设计（论文）题目：微波带通滤波器设计专业：通信工程班级：B02621姓名：何双良学号：13指导老师：蒋正萍巫从平二零零六年六月十日毕业设计（论文）专业通信工程班次 B02621姓名何双良指导老师蒋正萍巫从平电子机械高等专科学校二零零六年六月微波带通滤波器设计何双良成都信息工程学院[摘要]本文对微波理论及微波滤波器作了详细的介绍。
其中有微波技术的发展以及滤波器的分类、特点和应用。
平行耦合线微波带通滤波器设计方法和参数计算，并对计算结果进行仿真验证。
经过仿真符合设计要求，表明此设计方案正确。
关键词：微波带通滤波器平行耦合微带线频率变换 ADS软件仿真Microwave tape the clear design of wave filterShuangliang HeChengdu university of information technology[Abstract] This paper for microwave theoretical and microwave wave filter have made detailed introduction. In which, there are the development of microwave technology as well as the classfication of wave filter , characteristic and application. Parallel couple line microwave tape the clear design method and parameter calculation of wave filter, and verify as calculating result to carry out emulation. Through emulating , accord with design requirement, it is correct to show this design scheme.Keyword : Microwave tape clear wave filter Parallel couple microstrip line Frequency is alternated ADS Emulate前言当今信息社会的发展依赖于通信技术的发展，而基于多媒体的全球个人通信系统中的无线通信将得到更大的发展。
微波双频带通滤波器的仿真设计
陕西理工学院毕业设计
4.2.1 滤波器设计指标........................................................................ 22 4.2.2 微带线参数指标........................................................................ 22 4.2.3 微带线参数计算....................................................................... 23 4.3 电路原理图的仿真.............................................................................. 23 4.4 基本参数设置...................................................................................... 26 4.5 曲线图仿真..........................................................................................27 4.6 仿真优化............................................................................................ 30 4.7 版图生成............................................................................................ 31
实验四_微波射频带通滤波器设计
（1） 确定指标: 特性阻抗Z0=50Ω, 截止频率fc=75MHz, 阻带边频 fs=100MHz,通带最大衰减LAr=3dB,阻带最小衰减LAs=20dB。
特性阻抗： 上通带边频： 下通带边频： 上阻带边频： 下阻带边频： 通带内最大衰减： 阻带最小衰减 ：
Z0=50Ω f1=75+5=80 MHz f2=75-5=70 MHz f=75+15=90 MHz f=75-15=60MHz LAr=3dB LAs=30dB
实验四_微波射频带通滤波器设计
实验四
一、滤波器原理
1.1 滤波器的概念
P in
~
O
f
滤 波 器
P L
ZL
O
f0
f
如图所示的双端口网络, 设从一个端口输入一具有均匀功率谱的 信号,信号通过网络后,在另一端口的负载上吸收的功率谱不再是均匀的, 也就是说,网络具有频率选择性,这便是一个滤波器。
通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性：
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
8
1. 巴特沃士：已知带边衰减为3dB处的归一化频率Ωc=1、截止衰减LAs 和归一化截止频率Ωs,则元件数n由下式给出,元件值由下表给出。
nlg1( 00.1LAS1) 2lgs
12.06.2020
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
LA
10lg
Pin PL
dB
Pin和PL分别为输出端接匹配 负载时的滤波器输入功率和 负载吸收功率。
12.06.2020
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
3
低通
带通
具有多输出的微波带通滤波器的设计与研制
具有多输出的微波带通滤波器的设计与研制一、引言在射频信号传输系统中，微波封装器件的应用越来越广泛，微波滤波器作为微波封装器件的一种必不可少的组件，广泛应用于通信、雷达、卫星导航等领域中。
随着技术的发展和应用的不断扩大，满足多种需求的具有多输出的微波带通滤波器的设计与研制变得越来越重要。
二、设计思路设计一款具有多输出的微波带通滤波器，需要先确定它的工作频段范围和带宽，根据这些参数，选择合适的电路拓扑结构和元器件。
本文选择采用以SIR（Stepped Impedance Resonator）为基础的微波带通滤波器，该类型滤波器具有较高的品质因数和较好的阻带衰减，经过不断的改良和演化，能够实现多元件共振，实现多输出滤波器的设计。
三、电路设计基于SIR结构滤波器，我们可以采用串联的方式来实现多输出。
在每个阶段的SIR结构中，通过改变相邻阶段不同谐振模的频率，就可以实现多个输出。
选择合适的谐振腔以及匹配网络，通过调节L、C元件来达到所需的频率和带宽，同时在电路设计时需要考虑到其高频损耗的影响。
所选材料需要具备较好的电学性能和高频损耗小的特点。
四、电路优化在设计过程中，经常需要对电路进行优化，通过仿真工具进行仿真，寻找电路中的瓶颈并尝试找到解决方案。
常用的优化工具包括ADS和Ansys HFSS等。
在优化电路的过程中，可以对电路中的元件参数进行优化调整，以达到满足频率和带宽的要求，同时要保证电路稳定性和阻带衰减。
进行仿真并计算S参数和功率传输等参数，通过对数据的分析和比对，确定最终的电路方案。
五、样机制作一旦完成了电路设计和优化，就需要对样机进行制作和测试。
制作时需要注意精度，按照设计图纸和电路参数进行制作，尽量减小电路对外部环境的影响。
在样机测试时，需要使用合适的测试设备，验证电路是否符合设计要求，例如实现多个输出。
同时对测试数据进行分析和处理，得出电路的性能指标和可能存在的问题，对样机进行修改。
六、总结以上是关于具有多输出的微波带通滤波器的设计思路、电路设计、电路优化和样机制作的简要介绍。
微波窄带带通滤波器的设计
Ｃ
．， ｃ ：— 一 ｃ
０２ 一 ） １
（１ １）
１ ３ 用耦合微 带 线实现 滤波器 ．
的 纹 数 关 。 中 ：） ｆ 一 ｏ 波 指 有 ］其 ， — ０ 一 一 ０ ０ ９） １
２ 一 １＼∞ ｎ ∞ ，
当频率 达到 或接近 Ｇ ｚ时 ， 虑 到集 总 参数 元 Ｈ 考
关键词 ｉ 带线 ； Ｄ ； 微 Ａ Ｓ 微带线耦合 带通 滤波器；窄带
Ｏ 引 言
当前 ， 无线 通 信 技 术 高 速 发 展 ， 所 有 的 通 信 在 系统 中 ， 波器 都 扮 演 了非 常重 要 的角 色 。 因为 无 滤 论 是射 频 接 收 机 还 是 发 射 机 都 需 要 选 择 特 定 频 率
件 的分布参 数效 应 ， 波器 通 常 由分 布 参 数 元件 构 滤
为截 止边频 ０ ９的归 一化 频 率 。式 （ ） （ ） ６ ，７ 中 为 中 心 频 率 ， 上 下 通 带 边 频 ０ ， 关 系 为 ∞ ＝ 与 ９ Ｗ 。 。
± －
此时 满足关 系式
儿 ＝ １１｛ ０ｂ １＋ａ ｝
此 时 ， ＝ （０ ｎ １ 一１ 寺 ）
（） ３
（ ４）
集 总参 数 元 件低 通 原 型 滤 波 器 是 用 现 代 网 络 综 合 法设 计微 波 滤 波器 的基 础 ， 种 低 通 、 各 高通 、 带 通 、 阻微 波 滤 波器 ， 传 输 特 性 大 都 是 根 据 原 型 带 其
带通滤 波器的设计 。该滤波器选用切比雪夫的原型结构 ， 由耦合微 带线构成 ， 并 其通带为 １９Ｇ ｚ ２ １Ｇ ｚ通 带 ． Ｈ ～ ． Ｈ ，
内 衰减 小 于 １５ｄ 起 伏 小 于 ０ ５ｄ 在 １７Ｇ ｚ和 ２ ３Ｇ ｚ衰减 大 于 ２ Ｂ 端 口反 射 系数 小于 一１ Ｂ ． Ｂ， ． Ｂ， ． Ｈ ． Ｈ ０ｄ ， ５ｄ 。版 图仿 真 结 果 满 足 滤 波 器设 计 要 求 。
微波滤波器设计
微波滤波器设计系别：信息与通信工程系专业：通信工程姓名：程斌指导教师：杨曙辉【摘要】微波滤波器是微波系统中重要元件之一，它是一种对频率具有选择性的二端口网络，用来分离或者组合各种不同频率信号的重要元件。
在微波中继通信、卫信通信、雷达技术、电子对抗及微波测量中，具有广泛的应用。
本设计的目标是掌握微波带通滤波器的基本设计方法，并设计出1.2G~2.0Ghz 微波带通滤波器。
【关键词】微波带通滤波器微波谐振器导纳变换器Ansoft Designer1.引言微波滤波器是微波系统中重要元件之一，它用来分离或者组合各种不同频率信号的重要元件。
在微波中继通信、卫信通信、雷达技术、电子对抗及微波测量中，具有广泛的应用。
众所周知，滤波器的设计在低频电路中是用集总参数元件（电感L和电容C）构成的谐振回路来实现。
但当频率高达300Mhz以上时，低频下的集总参数的LC谐振回路已不再适用了。
这一方面由于当回路的线性尺寸和电磁波的波长可以比拟时，辐射相当显著，谐振回路的品质因数大大下降，因而必须采用分布参数的微波滤波器。
任何一个微波系统都是由各种各样的微波器件、有源电路和传输线等组成的。
微波元件种类很多。
按传输线类型可分为波导式、同轴式和微带式等；按功能可分为连接元件、终端元件、匹配元件、衰减元件、相移元件、分路元件、波型变换元件、滤波元件等；按变换性质可分为互易元件、非互易元件和非线性元件等。
滤波器种类很多。
按作用分有低通、高通、带通、带阻滤波器；按插入衰减频率特性的响应有最大平坦式、切比雪夫式和椭圆函数式滤波器等；按传输线类型分有波导型、同轴型、带状型和微带型滤波器；按工作方式分有反射式、接收式等；按应用分类有可调、固定调谐；按加载方式有单终端、双终端等；按带宽分有窄带、中带和宽带滤波器等等，还有许多种按设计方法的分类。
常见滤波器分为以下几类：1）直接耦合或1/4波长耦合谐振器滤波器这是一种端耦合滤波器，它应用于同轴线、带状线、波导各种形式他的设计方法有基于集总元件低通原型和基于阶梯阻抗变换器原型。
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文章编号：1009-8119（2005）12-0036-02
基于SERENADE软件的微波带通滤波器的设计和仿真
张磊夏永祥
（北京理工大学信息科学技术学院，北京 100081）
摘要论述了应用Ansoft 公司的Serenade 8.7 微波仿真软件设计微波带通滤波器的方法，并给出了优化仿真结果。
试验结果表明，利用此软件的优化结果设计出的滤波器具有良好的滤波性能，而且无需调试，一致性好，适用于工程设计。
关键词带通滤波器，Ansoft, 耦合微带线
Design and Simulation of Microwave Band-pass Filter Based on SERENADE
Zhang Lei Xia Yongxiang
（School of Information and Science，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081）
Abstract In this paper，the method of design and simulation of microwave band-pass filter based on Serenade8.7 was introduced，and one specific design and simulation is given too. Through the result of the test, we can see that the filter designed based on Serenade8.7 has very good performance and consistency.
Keywords Microwave filter，Ansoft， Microstrip line
1 引言
在设计模拟电路时，对高频信号在特定频率或频段内的频率分量做加重或衰减处理是个十分重要的任务，因此，微波带通滤波器便成为现代电子系统中的一种关键部件，它的好坏直接决定系统的整体性能。
微带平行耦合带通滤波器是工程上较为常见的一种微波带通滤波器，它是根据反对称原型滤波器设计的，这样构成的平行耦合滤波器是关于其中心对称的。
它由N节平行耦合微带线组成，两个微带线之间通过平行耦合线进行耦合，这些耦合线的两端开路，长度在中心频率上为半个波长，这种滤波器可看作由N+1个平行耦合节组合而成，这些耦合节在中心频率上是1/4波长。
它的输入、输出由微带T型接头与之相连接，输入、输出阻抗为50欧姆。
具有结构简单，易于实现微波部件和系统的集成化等优点。
传统的滤波器设计计算方法比较复杂，而且工作量十分大，而由于现在软件技术的飞速发展，设计手段也变得越来越多，工作效率也越来越高。
本设计就是利用ANSOFT公司的SERENADE软件来进行设计和优化。
2 设计步骤
本文所述的微波带通滤波器的设计方法主要包括两个部分：
1．将标准切比雪夫低通滤波器变换为符合要求的特定带通滤波器。
①首先建立归一化低通切比雪夫滤波器的结构；
②利用频率变换将其低通频率特性变换为带通滤波器频率特性。
2．根据将集总参数元件变为分布参数元件的Richards变换和Kuroda规则用分布参数元件实现这些滤波器。
3 设计实例
滤波器设计要求如下。
信号带宽：1638～1658MHz。
插入损耗：小于1.5dB。
带内波动：小于±0.2dB。
带外抑制：频带两端（±f 0×15％，f 0为中心频率）处带外抑制到-50dBc,频带外（±f 0×30％，f 0为中心频率）抑制到－60dBc 。
滤波器设计过程为：工作频率超过500MHz 的滤波器是难以用分立元件实现的，这是由于工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，从而造成了多方面的损耗并使电路性能严重恶化。
所以，实际滤波器的实现必须将一些工具（Richards 变换、单位元件和Kuroda 规则）的集总参数元件变换为分布参数元件。
下面用耦合微带线来实现此滤波器：
1．选择标准低通滤波器参数。
根据所要设计滤波器的性能指标，决定采用切比雪夫滤波器设计方法。
查“给定波纹及插入损耗时选定切比雪夫滤波器节数的列表图”，可知滤波器可用三节来实现。
查表可知0.2dB 波纹的标准三节切比雪夫滤波器参数为 g 0=g 4==1.0000，g 1=g 3=1.2275，g 2=1.1525。
2．确定归一化带宽
BW ＝()ωωω0
l
u - =164820 =0.012136 3．根据带宽指标计算下列参数
Z 0J 01=g g BW 102∏ =2275
.112012136.014159.3⨯⨯⨯ =0.12462 Z 0J 12=g g BW
2
12∏ =1525.12275.12012136
.014159.3⨯⨯ =0.016027 Z 0J 23=g g BW
212∏=1525.12275.12012136.014159.3⨯⨯ =0.016027
Z 0J 34=g g BW 432∏ =2275
.112012136.014159.3⨯⨯⨯ =0.12462 这些参数可以用于计算传输线的奇模，偶模特性阻抗： Z 0|i ，i+1 =Z 0(1-Z 0J i,i+1+(Z 0J i,i+1)2)
Z e |i ，i+1 =Z 0(1+Z 0J i,i+1+(Z 0J i,i+1)2)
可得：
Z 0|0，1 =Z 0(1-Z 0J 0，1+(Z 0J 0，1)2
)
=50（1－0.12462＋0.124622）＝44.54551
Z e |0，1 =Z 0(1+Z 0J 0，1+(Z 0J 0，1)2)
=50（1＋0.12462＋0.124622）＝57.00751
Z 0|1，2=Z 0(1-Z 0J 1，2+(Z 0J 1，2)2)
=50（1-0.016027+0.0160272）=49.2115
Z e |1，2 =Z 0(1+Z 0J 1，2+(Z 0J 1，2)2)
=50（1+0.016027+0.0160272）=50.8142
Z 0|2，3 =Z 0(1-Z 0J 2，3+(Z 0J 2，3)2)
=50（1-0.016027+0.0160272）=49.2115
Z e |2，3 =Z 0(1+Z 0J 2，3+(Z 0J 2，3)2)
=50（1+0.016027+0.0160272）=50.8142
Z 0|3，4 =Z 0(1-Z 0J 3，4+(Z 0J 3，4)2)
=50（1－0.12462＋0.124622）=44.54551
Z e|3，4 =Z0(1+Z0J3，4+(Z0J3，4)2)
=50（1＋0.12462＋0.124622）=57.00751
由这些参数利用Serenade的Tools工具中的Transmission Lines 可求出耦合微带线的W，S，P。
考虑到优化时，中心频率会向低频方向偏移，所以，此处把中心频率设为1.668GHz，比实际的中心频率1.648GHz稍大。
分别求出各段的W，S，P：
W1=2.666649mm W2=2.76869mm W3=2.76869mm W4=2.66649mm
S1=0.94787mm S2 =5.23893mm S3=5.23893mm S4 =0.94787mm
P1=30.7162mm P2=30.5697mm P3=30.5697mm P4=30.7162mm
滤波器电路如图1所示：
图1滤波器电路图
微波滤波器仿真结果如图2所示：
图2微波滤波器仿真结果
由图2可知，只带外抑制一项指标满足要求，下面对其它指标进行优化。
优化电路如图3所示：
图3微波滤波器优化电路图
优化后的电路仿真结果如图4所示：
图4 优化后的仿真结果放大后的MS21和MS11如图5所示：
图5放大后的MS21和MS11
由图5可知，在1.64GHz到1.66GHz之间，MS11小于-15dB 满足要求。
但MS21 为-3dB，小于要求的-0.2dB。
4 结束语
微波滤波器在微波中继通讯、卫星通讯、雷达技术、电子对抗及微波测量仪器中都有广泛的应用。
设计微波滤波器的传统方法大多是靠查图表和曲线来完成，不但工作量大，而且设计精度不高。
用 Ansoft 公司的Serenade 8.7 进行优化设计，既减轻了设计者的劳动强度，缩短了设计周期，又提高了设计精度。
本文结合实际的工程要求，利用计算机优化设计，制作了中心频率为1.648GHz的平行耦合带通滤波器，通过调试，达到了设计要求。
参考文献
1 Reinhold Ludwing，Pavel Bretchko 著，王子宇等译．射频电路设计理论与应用．电子工业出版社，2002：5
2 顾墨琳著．微波固态电路设计．机械电子工业部第十四研究所，1989：1。