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电磁波与微波技术
课程设计
----带阻滤波器的设计与仿真
课题:带阻滤波器的设计与仿真
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目录
设计要求·······················3
微带短截线带阻滤波器的理论基础············3
理查德变换····················4
科洛达规则····················6
设计步骤·······················7
ADS 简介·····················7
初步设计过程···················8
优化设计过程···················14
对比结果·····················17
心得体会·······················17
参考文献·······················18
:
1 设计题目:带阻滤波器的设计与仿真。
设计方式:分组课外利用ads软件进行设计。
设计时间:第一周至第十七周。
带阻滤波器中心频率:6GHz;相对带宽:9%;带内波纹: <。
滤波器阻带衰减>25dB;, 衰减<3dB;输入输出阻抗:50Ω。
当频率不高时,滤波器主要是由集总元件电感和电容构成,但当频率高于500Mz时,滤波器通常由分布参数元件构成,这是由于两个原因造成的,其一是频率高时电感和电容应选的元件值小,由于寄生参数的影响,如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件;其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近,滤波器元件之间的距离不可忽视,需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线方法,将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器,其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段,科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。
理查德变换
通过理查德变换,可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性,利用传输线的这一特性,可以实现集总元件到分布参数元件的变换。
在传输线理论中,终端短路传输线的输入阻抗为:
Zin = jZ0tanβι= j Z0tanθ()
式中
θ= βι= 2πλι
当传输线的长度ι= λ08 时
θ= 2πλλ08= π4ff0 ()
将式()代入式(),可以得到
Z0= jXL=j Z0tan(π4℧) ()
式中
℧= ff0 ()
称为归一化频率。
终端短路的一段传输线可以等效为集总元件电感,等效关系为
jXL= j ω L =j Z0 tan(π4℧)= SZ0 ()
式中
S = jtan(π4℧) ()
称为理查德变换。
同样,终端开路的一段传输线可以等效为集总元件的电容。终端开路传输线的输入导纳为
jBC= jωC = j Y0 tan(π4℧) =S Y0 ()
式中 S = j tan(π4℧)为理查德变换。
前面将电感和电容用一段传输线等效时,传输线的长度选择为ι= λ 8 ,这样的选择有个好处,因为点f = f0时,有
S = j tan(π4ff0)= j1 ()
这适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的低通滤波器,这时低通滤波器原型的电感值与终端短路传输线的归一化特性阻抗值相等,低通滤波器原型的电容值与终端开路传输线的归一化特性导纳值相等。
当传输线的长度ι= λ 4 时,这种选择适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的带阻滤波器。所以我们在做设计时用的传输线的长度为ι= λ 4 。
科洛达规则
科洛达规则是利用附加的传输线段,得到在实际上更容易实现的滤波器。利用科洛达规则既可以将串联短截线变换为并联短截线,又可以将短截线在物理上分开。附加的传输线段称为单位元件。
3 设计步骤<br