微波濾波器和無源電路講座

微波濾波器和無源電路講座第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四橢圓函數(shù)低通濾波器設(shè)計(jì)第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四橢圓函數(shù)低通濾波器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求技術(shù)指標(biāo)通帶最大反射系數(shù):0.2（相當(dāng)于通帶等波紋為0.18dB）；通帶變頻頻率：阻帶變頻頻率：端接條件：50歐姆帶狀線；最小阻帶衰減：38.1dB第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四橢圓函數(shù)低通原型濾波器橢圓函數(shù)低通原型濾波器的通帶和阻帶都具有都具有等波紋特性。由于它的參數(shù)須用橢圓函數(shù)計(jì)算，個被稱作橢圓函數(shù)濾波器或考爾（Cauer）濾波器。第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四確定濾波器級數(shù)橢圓函數(shù)濾波器的阻帶最小衰減近似表示為：式中：

是橢圓函數(shù)的模數(shù)。使用6級可以達(dá)到阻帶最小衰減38.1dB要求。

43.1dB陡峭度橢圓函數(shù)模數(shù)第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四橢圓函數(shù)低通原型濾波器的基本結(jié)構(gòu)橢圓函數(shù)低通原型濾波器有很多文章介紹。綜合出的電路結(jié)構(gòu)也不完全相同。元器件值有表可查。第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四ADS的設(shè)計(jì)過程放入超級元件FilterDG。雙端口濾波器Thiscomponentcanhaveanyreal,non-zeroimpedanceateitherthesourceorloadterminations.單端口濾波器Thiscomponenthasareal,non-zerosourceterminationandeitheranopenorshortattheloadtermination.第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)雙擊超級元件，輸入設(shè)計(jì)要求第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)濾波器第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四仿真結(jié)果第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)結(jié)果第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四AnsoftDesigner的設(shè)計(jì)過程第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四選擇低通原型濾波器結(jié)構(gòu)第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四計(jì)算各元件實(shí)際值根據(jù)原型值計(jì)算各元件實(shí)際值。原型值計(jì)算公式實(shí)際值第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四選定各線段的阻抗并確定其寬度采用帶狀線。傳輸線阻抗Z0波導(dǎo)波長λg線寬（W）構(gòu)建元件Z3=30Ω91.224mm9.16193mmC2，C4，C6Z0=50Ω91.224mm4.37757mmInput/OutputZ2=90Ω91.224mm1.30805mmL2，L4Z1=118Ω91.224mm0.568985mmL1，L3，L5第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四確定各線段長度將電路板版圖相關(guān)部分與等效電路關(guān)聯(lián)。并由關(guān)聯(lián)關(guān)系得，其中，和是電感線未修正前的長度。第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四確定各線段長度（續(xù)1）在Π形等效電路中，這三根電感線的并聯(lián)容抗是：在這三段線接頭處將有一個無用的總電容并聯(lián)與接頭處，此總?cè)菁{是這個電容是并聯(lián)在電路中。并聯(lián)以后的導(dǎo)納應(yīng)當(dāng)?shù)扔贚2-C2并聯(lián)支路的導(dǎo)納，即包含CL的L2-C2支路導(dǎo)納不包含CL的L2-C2支路導(dǎo)納，即帶狀線需要提供的導(dǎo)納。第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四確定各線段長度（續(xù)2）如果令，由公式：得，分離后得最后計(jì)算出修正后的容納修正后的感抗第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四確定各線段長度（續(xù)3）應(yīng)用此修正電抗值，再由下式計(jì)算出L2對應(yīng)線段修正以后的長度。為了求得C2對應(yīng)線段的長度，必須把修正后的容納減去線段Π型等效電路的并聯(lián)容納，先求出對應(yīng)線段的原始長度，然后用其兩端的邊緣電容加以修正。邊緣電容的影響可以從C2對應(yīng)線段的兩端減去一小段線，線長它的等效電容等于邊緣電容，即第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四確定各線段長度（續(xù)4）其中，故得，由此得出C2線段所需的實(shí)際長度。其余各個分支線也可以用類似的方法確定。這里不再詳細(xì)敘述。由此可見，設(shè)計(jì)過程十分繁雜。因此，我們通常會使用仿真軟件優(yōu)化功能設(shè)計(jì)。第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四仿真軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四電路圖和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四選定各線段的阻抗并確定其寬度采用帶狀線。Z0Z0Z1Z0Z1Z3Z2Z3Z2Z1傳輸線阻抗線寬（W）Z3=30Ω9.16mmZ0=50Ω4.38mmZ2=90Ω1.31mmZ1=118Ω0.57mm第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四計(jì)算線長初值第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四建立電路模型第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四電路模型仿真結(jié)果第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化前優(yōu)化后第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四HFSS的仿真結(jié)果第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四用Designer設(shè)計(jì)第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)和初始幾何尺寸傳輸線阻抗線寬（W）Z3=30Ω9.16mmZ0=50Ω4.38mmZ2=90Ω1.31mmZ1=