文档介绍：第一章简介
韦伯滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。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,因此本次设计是对微带滤波器的学****以及熟悉ADS软件的使用,与此同时加深对微波的理解。滤波器是一种选择装置,他对输入信号进行加工和处理,从中选出某些特定的信号进行输出,主要任务是对输入信号进行选频加权传输。
微波技术与应用实训是通信类课程中为微波技术与应用开设的一门实践课。本课程强调以实践教学为主,在软件分析实践教学过程中要求学生把在微波技术课程中学到的基础内容贯穿起来,以软件方式实现微波器件的性能参数设置和分析。使学生通过实践能较好地掌握基本微波器件的设计和应用,更深层地掌握微波技术教材的内容。
第二章微波计内容及要求
设计内容
运用微波的相关知识利用Microwave office软件设计一个集总(或分布)参数滤波器。
集总参数:设计一个七级集总参数低通滤波器
1)截止频率:200MHz;
3)通带增益大于-5dB;
4)阻带内300MHz以上增益:小于-35dB;
5)通带内反射系数:小于-20dB。
分布参数:设计分布参数的低通滤波器,使用微带线或者线状电路实现。
术要求:
截止频率:3GHz;
通带增益大于-5dB;
阻带增益:-50dB;
通带反射系数:小于-35dB。
第三章滤波器设计原理
滤波器
低通滤波器根据定义应该是:在通带内滤波器的变换器损耗LA为零, 而在止带内LA应该无穷大。低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路,其作用主要有两个,一是滤去信号中的中频和高频成分,使滤波器输出的低频有用信号成分尽可能强;二是抑制信号带外噪声,使滤波器输出噪声的成分尽可能小,减小噪声对信号的影响。
微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器,而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄,虽然不能满足所有的应用场合,但是由于它设计简单,因此在某些地方还是值得应用的。
滤波器的分类及原理图
滤波器是最基本的信号处理器件,是一种选频器件。滤波器按照传输性可分为:低通,高通带通,带阻滤波器;按照设计方法可分为:巴特沃斯滤波器,切比雪夫滤波器。椭圆函数滤波器等;按照所用元件可分为:集总参数滤波器和分布参数滤波器;无源滤波器和有源滤波器;等等。滤波器的主要技术参数有:截止频率、带宽、通带传输系数(传递函数、插入损耗)、带内波纹(纹波系数)、反射损耗、形状系数(矩形系数)。
集总参数滤波器中元件: 电容、电感、电阻等;使用频率不是很高,(小于1GHz);一般为电感与电容级联,以元件的个数来定义级别。理论级别越高(元件个数愈多),滤波性能越好,但相应的系统稳定性能降低,成本增加,插入损耗增大,因此要根据需要选择滤波器的级数。
随着这工作频率的升高,集总元件设计的滤波器在低频时能正常工作,但在微波电路中往往却不能不能。其原因有:功能元件模块如电容电感值都是对应低频的,当频率很高,超过其谐振频率时,元件模块的寄生效应非常明显,这使一方面元件值特性变得复杂;另一方面电感电容的自身特性会发生改变。往往电容性变成电感性,电感性变为电容性。而在微波电路中,电容值很小(只有零点几个pf),一般的元件模块根本无法做到如此小的值,只有用微带传输线制作,需要用分布参数方法来设计。
本次设计的原理图如图 1 所示:
图 1 七级集总参数低通滤波器原理图
大部分微波滤波器和滤波元件可通过一个二端口网络来表示,如下图2所示.
图2滤波器二端口网络
其中V,I是端口电流(在微波频段很难测量);,a,b表示归一化的入射波与反射波(容易测量)。其关系为:
这个二端口网络的传输特性可用散射矩阵(S矩阵)表示为
参数S11、S22即为反射系数;S12、S21为传输系数。而S参数一般是复数,可用幅值与相位来表示:
它们的幅值一般以单位dB给出:,滤波器特性参数中LA,LR,分别并表示为:
其中:LA表示在由端口n到端口m的插入损耗(即设计要求中的增益相关);LR表示由端口n返回损耗(即设计要求中的反射系