微波滤波器的设计
变量设置窗口
S参数仿真电路设置
在原理图设计窗口中选择S参数仿真的工具栏 选择Term 放置在滤波器两边，用来定义端 口1和2，点击 图标，放置两个地，并按照 下页图连接好电路。 选择S参数扫描控件 放置在原理图中，并设 置扫描的频率范围和步长，频率范围根据滤波 器的指标确定(要包含通带和阻带的频率范 围)。
微波滤波器的设计
(基于ADS2009及以下版本)
微带滤波器的技术指标
通带边界频率与通带内衰减、起伏 阻带边界频率与阻带衰减 通带的输入电压驻波比 通带内相移与群时延 寄生通带
微带滤波器的技术指标（续）
前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指 标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带 通、带阻等)。 输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。 群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为 dΥ/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生 相位失真。 寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引 起的 ，它是离设计通带一定距离处又出现的通带， 设计时要避免阻带内出现寄生通带。
S参数仿真电路设置（续）
优化目标的设置
在原理图设计窗口中选择优化 工具栏 选择优化设置控件 放置在原 理图中，双击该控件设置优化 方法及优化次数。
常用的优化方法有Random(随 机)、Gradient(梯度)等。 随机法通常用于大范围搜索，梯 度法则用于局部收敛
优化目标的设置（续）
S11 和 VSWR的关系
VSWR =
b1 S11 = a1
VMAX VMIN
=Γ
=
1+ Γ 1− Γ
a2 = 0
VSWR =
1 + S11 1 − S11
When other port is matched
生成滤波器的原理图
在原理图设计窗口中选择微带电路的工具 栏 窗口左侧的工具栏变为右图所示 在工具栏中点击选择耦合线Mcfil 并在右侧的绘图区放置 选择微带线MLIN 以及控件 MSUB 分别放置在绘图区中 选择画线工具 将电路连接好， 连接方式见下页图
版图的仿真（续）
为了进行S参数仿真还要在滤波器两侧添加两个端口，做 法是点击工具栏上的Port 按钮，弹出port设置窗口， 点击OK关闭该窗口，在滤波器两边要加端口的地方分别 点击加上两个port，将版图放大后可以看到两个端口(见 下图中的P1、P2)。
在窗口的Substrate Parameters栏中填入与MSUB中相同的微带线参 数。 在Cpmpnet Parameters填入中心频率(本例中为3.05GHz)。 Physical栏中的W和L分别表示微带线的宽和长。 Electrical栏中的Z0和E_Eff分别表示微带线的特性阻抗和相位延迟。 点击Synthesize和Analyze栏中的 箭头，可以进行W、L与Z0、 E_Eff间的相互换算。
微带滤波器的设计
平行耦合线带通滤波器的设计
下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的 耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线 节长度约为四分之一波长(对中心频率而言)，构成谐振 电路。我们以这种结构的滤波器为例，介绍一下设计的 过程。
等效电路
微带滤波器的设计（续）
设计指标：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB， 起伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于 40dB，端口反射系数小于-20dB。 在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标 进行优化仿真。S21(S12)是传输参数，滤波器通带、 阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频 率变化曲线的形状上。S11(S22)参数是输入、输出端 口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压 驻波比。如果反射系数过大，就会导致反射损耗增 大，并且影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。
生成滤波器的原理图（续）
设置微带电路的基本参数
上页图中五个Mcfil表示滤波器的五个耦合线节，两 个MLIN表示滤波器两端的引出线 双击图上的控件MSUB设置微带线参数
H:基板厚度(0.8 mm) Er:基板相对介电常数(4.3) Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm)
版图的仿真
首先要由原理图生成版图，生成版图前先要把原理图 中用于S参数仿真的两个Term以及接地去掉，不让他 们出现在生成的原理图中。去掉的方法与前面关掉优 化控件的相同，都是使用 按钮，把这些元件打上 红叉(见下页图)。 然后点击菜单中的Layout -> Generate/Update Layout，弹出一个设置窗口，直接点OK，又出现一 个窗口，再点OK，完成版图的生成，这时会打开一个 显示版图的窗口，里面有刚生成的版图(见后面几页的 图) 。
用于生成版图的原理图
生成版图的设置窗口
版图仿真的窗口
版图的仿真
版图生成后先要设置微带电路的基本参数(即原理图中 MSUB里的参数)，方法是点击版图窗口菜单中的 Momentum -> Substrate -> Update From Schematic从原理图中获得这些参数，点击 Momentum -> Substrate -> Create/Modify可以修 改这些参数。
关闭优化控件后的原理图
观察仿真曲线
点击工具栏中的Simulate 后会出现图形显示窗口。
按钮进行仿真，仿真结束
观察仿真曲线（续）
点击图形显示窗口左侧工具栏中的 按钮，放置一个方 框到图形窗口中，这时会弹出一个设置窗口(见下页图)， 在窗口左侧的列表里选择S(1,1)即S11参数，点击Add按 钮会弹出一个窗口设置单位(这里选择dB)，点击两次OK 后，图形窗口中显示出S11随频率变化的曲线。 用同样的方法依次加入S22，S21，S12的曲线，由于滤 波器的对称结构，S11与S22，以及S21与S12曲线是相同 的。 为了准确读出曲线上的值，可以添加Marker，方法是点 击菜单中的Marker -> New，出现Instert Marker的窗 口，接着点击要添加Marker的曲线，曲线上出现一个倒 三角标志，点击拖动此标志，可以看到曲线上各点的数 值。
ADS软件的启动
启动ADS进入如下界面
创建新的工程文件
点击File->New Project设置工程文件 名称（本例中为Filter）及存储路径 点击Length Unit设置长度单位为毫米
创建新的工程文件（续）
工程文件创建完毕后主窗口变为下图
创建新的工程文件（续）
同时原理图设计窗口打开
进行参数优化（续）
经过数次优化后，CurrentEf的值为0，即为优 化结束。优化过程中根据情况可能会对优化目 标、优化变量的取值范围、优化方法及次数进行 适当的调整。
观察仿真曲线
优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真的曲 线。方法是点击原理图工具栏中的 按钮，然后点 击优化控件OPTIM，则控件上打了红叉表示已经被关 掉。 要想使控件重新开启，只需点击工具栏中的 按钮， 然后点击要开启的控件，则控件上的红叉消失，功能 也重新恢复了。 对于原理图上其他的部件，如果想使其关 闭或开启，也可以采取同样的方法。
设置微带电路的基本参数 （续）
修改微带线参数窗口(左图)，也可以点击MSUB下 面的文字直接进行修改(右图)，但要注意数字与单 位之间有一个空格.
微带线计算工具
滤波器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽 度W可由微带线计算工具得到，具体方法是点击菜单栏Tools -> LineCalc -> Start Linecalc，出现一个新的窗口(如下页 图)。
耦合线节参数设置窗口
设置微带器件参数后的原理图
添加变量
单击工具栏上的VAR 图标，把变量控件VAR放置 在原理图上，双击该图标弹出变量设置窗口，依次 添加各耦合线节的W，L，S参数。 在name栏中填变量名称，Variable Value栏中填 变量的初值，点击Add添加变量，然后单击 Optimization/Statistics Setup…按钮设置变量的 取值范围，其中的Enabled/Disabled表示该变量 是否能被优化（见下页图）。 耦合线节的长L约为四分之一波长(根据中心频率用 微带线计算工具算出)，微带线和缝隙的宽度最窄只 能取0.1 mm(最好取0.2 mm以上)。
选择优化目标控件Goal 击该控件设置其参数。
放置在原理图中，双
Expr是优化目标名称，其中dB(S(2,1))表示以dB为 单位的S21参数的值。 SimlnstanceName是仿真控件名称，这里选择SP1 Min和Max是优化目标的最小与最大值。 Weight是指优化目标的权重。 RangeVar[1]是优化目标所依赖的变量，这里为频率 freq。 RangeMin[1]和RangeMax[1]是上述变量的变化范 围。
填入50 Ohm和90 deg可以算出微带线的线宽1.52 mm和长度 13.63 mm(四分之一波长)。
15
另外打开的一个窗口显示当前运算状态以及错 误信息。
设置微带器件的参数
双击两边的引出线TL1、TL2，分别将其宽与长设为1.52 mm和2.5 mm(其中线长只是暂定，以后制作版图时还会 修改)。 平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以五个耦合线节 中，第1、5及2、4节微带线长L、宽W和缝隙S的尺寸是 相同的。耦合线的这些参数是滤波器设计和优化的主要参 数，因此要用变量代替，便于后面修改和优化。 双击每个耦合线节设置参数，W、S、L分别设为相应的变 量，单位mm，其中的W1与W2参数代表该器件左右相邻 两侧的微带器件的线宽，它们用来确定器件间的位置关 系。在设置W1、W2时，为了让它们显示在原理图上，要 把Display parameter on schematic的选项勾上。
微波滤波器的设计及实例.
滤波器（Filter ）（一）滤波器之种类以信号被滤掉的频率范围来区分，可分为「低通」（Lowpass）、「高通」（Highpass）、「带通」（Bandpass）及「带阻」（Bandstop）四种。
若以滤波器原型之频率响应来分，则常见有「巴特沃斯型」（Butter-worth）、「切比雪夫I型」（Tchebeshev Type-I）、「切比雪夫II型」（Tchebyshev Type-II）及「椭圆型」（Elliptic）等几类。
若以使用组件型态来分，则可分为「主动型」（Active）及「被动型」（Passive)两类。
其中「被动型」又可分为「L-C型」（L-C Lumped）及「传输线型」（Transmission line）。
而「传输线型」以其结构不同又可分为「平行耦合型」（Parallel Coupled）、「交叉指型」（Interdigital）、「梳型」（Combline）及「发针型」（Hairpin-line）等不同型态。
这里以较为常使用的「巴特沃斯型」（Butterworth）、「柴比雪夫I 型」（Tchebeshev Type-I）为例，说明其设计方法。
（二）「低通滤波器」设计方法(A) 「巴特沃斯型」（Butterworth Lowpass Filter ）步骤一：决定规格。
电路特性阻抗（Impedance ）: Zo (ohm) 通带截止频率（Cutoff Frequency ）: fc (Hz) 阻带起始频率（Stopband Frequency ）: fx (Hz)通带衰减量（Maximum Attenuation at cutoff frequency ）: Ap (dB) 阻带衰减量（Minimum Attenuation at stopband frequency ）：Ax(dB)步骤二：计算组件级数（Order of elements ，N ）。
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⋅≥c x Ap Ax f f N log 110110log 5.010/10/ ， N 取最接近的整数。
微波滤波器设计实例
微波滤波器设计实例微波滤波器是一种用于滤除不想要的信号和频带，并保留所需信号和频带的电路或设备。
在微波通信、雷达系统、无线电频率干扰以及其他微波应用中，滤波器扮演着至关重要的角色。
本文将通过设计一个简单的微波低通滤波器来介绍微波滤波器设计的一般过程。
首先，我们需要确定设计要求和规格。
对于一个低通滤波器来说，首要任务是能够将所需信号频带内的信号通过，而将其他频带的信号滤除。
通常，我们需要指定滤波器的截止频率、带宽和衰减等参数。
在本例中，我们设定截止频率为2GHz，带宽为500MHz，衰减为20dB。
接下来，我们可以根据设计要求选择合适的滤波器拓扑结构。
常见的微波滤波器拓扑包括LC电路、谐振腔、微带滤波器、耦合线滤波器等。
在本例中，我们选择微带滤波器结构。
然后，我们可以使用滤波器设计软件进行滤波器设计。
滤波器设计软件可以帮助我们进行电路参数计算、滤波器响应仿真和优化等。
输入设计要求后，软件将生成滤波器的电路图和参数。
接下来，我们可以开始进行滤波器的电路实现。
首先，我们需要选择合适的材料和尺寸来制作微带线。
微带线是滤波器中的关键部分，决定了滤波器的性能。
根据设计要求和所选材料，可以使用标准的微带线设计公式来计算线宽和长度。
然后，我们根据滤波器电路图，将微带线和其他元件进行布置。
在布局过程中，需要保证微带线的尺寸和布线方式满足设计要求，并尽量减少布线长度和损耗。
完成布局后，我们可以进行滤波器的制作和组装。
选择合适的PCB材料，并通过PCB制程将滤波器电路图印制在PCB上。
然后，将必要的元件（如电感器、电容器等）焊接到PCB上，并加以调试和测试。
最后，我们可以使用网络分析仪等仪器对滤波器进行测试和性能评估。
通过测量滤波器的插入损耗、衰减和频率响应等参数，我们可以确认滤波器是否达到设计要求。
通过以上的设计流程，我们可以设计和制作出一个满足要求的微波低通滤波器。
当然，这只是一个简单的例子，实际的微波滤波器设计可能更加复杂和精细。
2024版ADS设计实验教程微波滤波器的设计制作与调试
•引言•微波滤波器基本原理•ADS 软件在微波滤波器设计中的应用•微波滤波器制作工艺流程•调试技巧与常见问题解决方案•实验案例分析与讨论•总结与展望目录01引言微波滤波器概述微波滤波器是一种用于控制微波频率响应的二端口网络，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
微波滤波器的主要功能是允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制其他频率范围的信号，从而实现信号的选频和滤波。
微波滤波器的性能指标包括插入损耗、带宽、带内波动、带外抑制等，这些指标直接影响着通信系统的性能。
设计制作与调试重要性设计是微波滤波器制作的首要环节，良好的设计能够确保滤波器的性能指标满足系统要求。
制作是将设计转化为实物的过程，制作精度和质量直接影响着滤波器的最终性能。
调试是对制作完成的滤波器进行性能调整和优化，使其达到最佳工作状态的过程。
本教程旨在介绍微波滤波器的设计、制作与调试过程，帮助读者掌握相关知识和技能。
教程内容包括微波滤波器的基本原理、设计方法、制作流程和调试技巧等。
通过本教程的学习，读者将能够独立完成微波滤波器的设计、制作与调试，为实际工程应用打下基础。
教程目的和内容02微波滤波器基本原理低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器微波滤波器分类工作原理及性能指标工作原理性能指标常见类型微波滤波器特点集总参数滤波器分布参数滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器03ADS软件在微波滤波器设计中的应用ADS软件简介及功能模块ADS（Advanced Design System）是一款领先的电子设计自动化软件，广泛应用于微波、射频和高速数字电路的设计、仿真与优化。
ADS软件包含多个功能模块，如原理图设计、版图设计、电磁仿真、系统级仿真等，可满足不同设计阶段的需求。
ADS软件支持多种微波滤波器类型的设计，如低通、高通、带通、带阻等，具有强大的设计能力和灵活性。
微波滤波器设计流程确定滤波器类型和性能指标根据实际需求选择合适的滤波器类型，并确定滤波器的性能指标，如中心频率、带宽、插入损耗、带外抑制等。
微波滤波器设计培训教程-(附加条款版)
微波滤波器设计培训教程一、引言微波滤波器是微波通信系统、雷达系统、电子对抗系统等领域中不可或缺的组成部分。
随着现代通信技术的快速发展，微波滤波器的设计和应用日益受到重视。
本教程旨在为从事微波滤波器设计的工程师和技术人员提供系统的培训，帮助学员掌握微波滤波器的基本原理、设计方法和实际应用。
二、微波滤波器的基本原理1.滤波器的定义与分类滤波器是一种选频元件，用于从输入信号中选出特定频率范围内的信号，抑制其他频率的信号。
根据滤波特性，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
2.微波滤波器的原理微波滤波器利用微波电路的传输特性，实现对特定频率范围内信号的传输或抑制。
其主要原理包括谐振、耦合和阻抗匹配等。
三、微波滤波器的设计方法1.谐振器设计谐振器是微波滤波器的核心部分，用于实现信号的谐振。
谐振器的设计包括谐振频率、品质因数和耦合系数等参数的确定。
常用的谐振器有微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
2.耦合系数设计耦合系数是描述谐振器之间相互作用的参数，它决定了滤波器的带宽和带外抑制。
耦合系数的设计包括相邻谐振器间的耦合和级联谐振器间的耦合。
3.阻抗匹配设计阻抗匹配是确保微波滤波器在输入和输出端口与外部电路阻抗匹配的过程。
阻抗匹配设计包括传输线匹配、阻抗变换器设计和反射系数优化等。
四、微波滤波器的实际应用1.微波滤波器的应用领域微波滤波器广泛应用于通信系统、雷达系统、电子对抗系统、导航系统等领域。
其主要功能是实现信号的滤波、放大、混频等。
2.微波滤波器的选型与调试根据实际应用需求，选择合适的微波滤波器类型和参数。
在调试过程中，通过调整谐振器、耦合系数和阻抗匹配等参数，实现对滤波器性能的优化。
五、总结本教程系统地介绍了微波滤波器的设计原理、方法和实际应用。
通过学习本教程，学员可以掌握微波滤波器的设计要点，提高实际工程应用能力。
希望本教程能为我国微波滤波器技术的发展做出贡献。
微波滤波器的设计方法1.谐振器设计选择谐振器类型：根据应用需求和频率范围，选择合适的谐振器类型，如微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
微波滤波器的设计-PPT精品文档
2019.7.23
顾名思义，滤波器是一种滤波元件， 其主要作用是滤除不需要的杂波干扰， 得到需要的信号。因此，滤波器在现在 通信系统中，是一个不可或缺的部件， 其性能的好坏直接关系到通信系统的性 能的优劣。
1 巴特沃斯滤波器（最平坦滤波器）
滤波器的传输函数： 滤波器的低通频率响应曲线：
HFSSDesign1
60.00
55.00
50.00
45.00
Q(1)
40.00
35.00
30.00
25.00 -8.00
-7.00
-6.00
-5.00 feed_x [mm]
-4.00
-3.00
-2.00
微带型交叉耦合滤波器的设计 Example1： 滤波器的仿真： step3 耦合系数的仿真
Ansoft Corporation
0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.00
0.08
0.045 0.040 0.035 0.030
re(K_tune)
re(K_tune) Setup1 : LastAdaptive cut1='2mm' sub_H='1mm' sub_L='50mm' sub_W='30mm' W1='15mm' w 11='2m re(K_tune) Setup1 : LastAdaptive cut1='2mm' sub_H='1mm' sub_L='50mm' sub_W='30mm' W1='16.2mm' w 11='2
微波滤波器的设计及实例要点
滤波器（Filter ）（一）滤波器之种类以信号被滤掉的频率范围来区分，可分为「低通」（Lowpass）、「高通」（Highpass）、「带通」（Bandpass）及「带阻」（Bandstop）四种。
若以滤波器原型之频率响应来分，则常见有「巴特沃斯型」（Butter-worth）、「切比雪夫I型」（Tchebeshev Type-I）、「切比雪夫II型」（Tchebyshev Type-II）及「椭圆型」（Elliptic）等几类。
若以使用组件型态来分，则可分为「主动型」（Active）及「被动型」（Passive)两类。
其中「被动型」又可分为「L-C型」（L-C Lumped）及「传输线型」（Transmission line）。
而「传输线型」以其结构不同又可分为「平行耦合型」（Parallel Coupled）、「交叉指型」（Interdigital）、「梳型」（Combline）及「发针型」（Hairpin-line）等不同型态。
这里以较为常使用的「巴特沃斯型」（Butterworth）、「柴比雪夫I 型」（Tchebeshev Type-I）为例，说明其设计方法。
（二）「低通滤波器」设计方法(A) 「巴特沃斯型」（Butterworth Lowpass Filter ）步骤一：决定规格。
电路特性阻抗（Impedance ）: Zo (ohm) 通带截止频率（Cutoff Frequency ）: fc (Hz) 阻带起始频率（Stopband Frequency ）: fx (Hz)通带衰减量（Maximum Attenuation at cutoff frequency ）: Ap (dB) 阻带衰减量（Minimum Attenuation at stopband frequency ）：Ax(dB)步骤二：计算组件级数（Order of elements ，N ）。
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⋅≥c x Ap Ax f f N log 110110log 5.010/10/ ， N 取最接近的整数。
试验一微波滤波器的设计制作与调试
做好准备。
02
微波滤波器的基本原理
滤波器的作用
信号选择
频谱分析
滤波器能够根据需要选择特定频率范 围的信号，抑制不需要的频率成分。
滤波器可用于频谱分析，将信号分解 成不同频率分量，便于研究和分析。
噪声抑制
滤波器能够降低噪声干扰，提高信号 的信噪比。
滤波器的分类
01
02
03
04
低通滤波器
允许低频信号通过，抑制高频 信号。
切割与打孔
组装与调试
根据设计要求，对介质基片进行切割和打 孔，以便组装成微波滤波器。
将切割好的介质基片与金属结构进行组装 ，并利用测试仪器进行调试，确保微波滤 波器的性能符合要求。
制作实例
设计一款中心频率为2.4GHz 的微波滤波器，采用微带线结 构。
利用光刻技术将滤波器图案转 移到介质基片上，形成导电结 构。
06
结果分析
分析方法
频谱分析
通过频谱分析仪测量微波滤波器的频率响应， 观察滤波器的通带和阻带性能。
插入损耗测量
使用网络分析仪测量滤波器的插入损耗，评 估信号通过滤波器时的能量损失。
群时延测量
通过测量信号通过滤波器的群时延，分析滤 波器对信号的相位延迟影响。
电压驻波比测试
通过测量滤波器的电压驻波比，评估滤波器 端口处的反射系数大小。
电镀材料
包括铜、镍等金属材料，用于制作微 波滤波器的导电结构。
粘合剂
用于将介质基片与导电结构粘合在一 起，常用的有环氧树脂等。
测试仪器
包括信号源、频谱分析仪、功率计等， 用于测试微波滤波器的性能。
制作工艺
金属化处理
光刻技术
在介质基片表面蒸镀一层金属膜，形成导 电结构。
教程：ADS微波滤波器设计
微带滤波器的设计（ADS ）原理这次设计的滤波器主要是针对前面设计的天线而来的，即要实现最后的级联。
所以有必 要阐述一下上次设计的天线的具体规格：上次设计的天线是在 2.5GHz 附近工作,而我在这里设计的滤波器目的是针对移动通信设计，所要求带宽较窄，令带宽在50MHz 左右，符合天线能提供的范围。
滤波器使用的基板参数还是εr= 9.8, h=1.27mm ，此时基板上的50ohm 阻抗传输线的宽大概为1.22mm 。
滤波器主要设计要求如下： 中心频率G0=2.5GHz带宽=50MHz~70MHz （计算按50MHz ） 在2.55GHz 上衰减达到25dB这里设计的滤波器为边缘耦合平行耦合线带通滤波器设计图如下：计算主要参数1、由低通到带通频率的变换这里W 为相对带宽， 01212122f f f f f f f W −=+−==0.02 得到'1ωω′＝2，如果采用切比雪夫原型，查表得到此滤波器为n=4级。
纹波系数为0.01dB 的切比雪夫原型的元件数值分别为：g0=1;g1=0.7168;g2=1.2003;g3=1.3212;g4=0.6476;g5=1.1007;'1ω＝1 并且为了简单起见，采用对称耦合的末段。
2、 ⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=2121W πθ=1.5551=ο1.89； 1tan 21θτ==31.828； 计算各个G 参数如下：7168.0111×=G =1.1811；1007.16476.015×=G =1.1844；2003.17168.012×=G =1.0781；3212.12003.113×=G =0.7941；6476.03212.114×=G =1.0811；当滤波器采用对称耦合结构[]121−+=τG h =0.0301; ()()1511111==A A ;()()1811.10301.0512112×==A A =0.2049; ()()1522122==A A ; ()()()828.310301.0411311211×===A A A =0.9580; ()()ο1.89sin 0800.10301.0412212×==A A =0.0325; ()ο1.89sin 7941.00301.0312×=A =0.0239;3、于是阻抗矩阵元素和偶、奇模阻抗为： ()()()()1522122511111====Z Z Z Z ； ()()2049.0512112==Z Z ； ()()()9580.0411311211===Z Z Z ； ()()0325.0412212==Z Z ；()0239.0312=Z ；各耦合段的偶、奇模阻抗耦合段编号 1 2 3 4 5 归一值 1.2049 0.9905 0.9819 0.9905 1.2049 偶模阻抗Z 0e 实际值 60.245欧49.525欧49.095欧49.525欧 60.245欧归一值 0.7951 0.9255 0.9341 0.9255 0.7951偶模阻抗Z 0o实际值 39.755欧46.275欧46.705欧46.275欧 39.755欧这里使用ADS 自带的耦合微带传输线计算器来计算各个尺寸。
微波EDA 微波滤波器的设计
微波滤波器的设计一、设计要求利用微带电路实现低通滤波器，其设计指标如下： 截止频率： GHz f 0.3211==πω，即通带为0~3.0GHz.; 通带衰减：等于或小于0.5分贝;阻带衰减: 当频率大约为截止频率的两倍时损耗不小于40dB; 接端条件:两端均为Ω50的微带线.介质基片参数：采用6.9=r ε，厚度mm h 1=的陶瓷基片。
二、设计步骤步骤1：根据《射频电路设计——理论语应用》的图5.22，滤波器的阶数必须为5，其他参数为：517058.1g g ==,422296.1g g ==,5408.23=g ,0.16=g归一化低通滤波器如图1所示。
图1步骤2： 用图2中开路、短路的并联、串联微带线替换图1中的电感和电容。
只需直接应用Richards 变换即可得到微带线的特性阻抗和特性导纳为：151g Y Y ==, 33g Y =, 842g Z Z ==图2步骤3：为了在信号端和负载端达到匹配并使滤波器容易实现，需要引入单元元件以便能够应用第一和第二个Kuroda规则将所有串联线段变为并联线段。
首先，在滤波器的输入、输出端口引入两个单位元件，如图3所示。
图3图4因为单位元件与信号源及负载的阻抗都是匹配的，所以引入它们并不影响滤波器的特性。
对第一个并联合最后一个并联断线应用Kurada 则后的结果如图 4所示。
因为这个电路中有四个串联短线，所以仍然无法实现。
如果要把它们变换成并联形式，还必须再配置两个单位元件，如图5所示。
图5同样，因为单位元件与信号源及负载的阻抗相匹配，所以映入它们并不影响滤波器的特性。
对图5所示电路应用Kuroda 规则，则可得到如图6所示的，真正能够实现的滤波器的最终实现结果。
图6步骤4：反归一化过程包括了将单位元件的输入、输出阻抗变成50Ω的比例变换以及计算短线的长度。
短线长度： mm f c f v l r p 034.48/)8/(8/000====ελ微带所对应的阻抗值:Z 1=Z 5=129.3,Z UE3=Z UE4=81.5,Z 2=Z 4=24,Z UE1=Z UE2=80,Z 3=19.7 当我们假定已成形的线路导体的厚度t 与基片厚度h 相比可以忽略（t/h<0.005），微带线的宽度可以由以下的公式得出：对于窄的微带线w/h<1时，我们得到特性阻抗：)48ln(20hww h Z Z efff +=επ 其中Ω==8.376/00εμf Z 是在自由空间的波阻抗，eff ε是由下式给出的有效介电常数：])1(04.0)121[(21212hww h r r eff -++-++=εεε 对于宽线w/h>1,我们必须采用不同的特性阻抗表达式： ))444.1ln(32393.1(0+++=h wh w Z Z efffε和 2/1)121(2121-+-++=whr r eff εεε要求得w/h 值，我们可以对上面的式子编程求解。
滤波器双工器理论基础与设计
RES ID=R1
R=1 Ohm
PORT P=2
Z=1000 Ohm
Graph 2
0
-10
-20 DB(|S[2,1]|) Schematic 3
-30
DB(|S[1,1]|)
Schematic 3
-40
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
Frequency (GHz)
Graph 3
-20
-30
Graph 1
1.81 GHz -0.143
DB(|S[2,1]|) Schematic 2
-40 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 Frequency (GHz)
耦合系数：M j, j1
f
2 e
f
2 e
fm2 fm2
17
微波滤波器双工器理论基础与设计
0
-10
-20
-30
-40 1.4
DB(|S[1,1]|) Schematic 4
DB(|S[2,1]|) Schematic 4
1.5
1.6
1.7
1.8
Frequency (GHz)
19
微波滤波器双工器理论基础与设计
Q值：Q
0
腔体平均储能 腔体消耗功率
串联谐振电路：Q 0L 1 R 0RC
并联谐振电路：Q
R
0L
Байду номын сангаас0RC
0(1
j 2Q
)
0
20
微波滤波器双工器理论基础与设计
d)微波谐振器间耦合
耦合系数：M j, j1