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基于HFSS与ADS的微波滤波器设计及仿真

发布时间:2020-07-21 18:10:23 阅读: 来源:长石厂家

抽头式交指线微波滤波器具有较多优良特性:结构紧凑、结实,可靠性好;谐振器间的间隔较大,对加工精度要求不高;一般在没有电容加载情况下,谐振杆的长度近似为λ0/4,第二通带的中心在3ω0上,也有较好的阻带特性;另外,在ω=0和ω=ω0的偶数倍上,具有高次衰减极点,因而阻带衰减和截止率都比较大;既可以作为印刷电路形式,又可以用较粗的杆作成自行支撑,而不用介质。基于上述,交指型滤波器的谐振器既可用矩形杆,也可用圆杆实现。下面给出利用矩形杆的微波滤波器的设计实例。

本文引用地址:经过多位高工的研讨,本微波实训平台设计的滤波器主要是针对前级的天线而来的,即要实现最后的级联。所以有必要阐述下前级的天线的具体规格:

设计的天线是在2.36GHz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εγ=9.6,H=1.27mm,此时基板上传输线的阻抗50W.

根据实训教学的需要及制作成本等因素,确定如下参数:

中心频率f0=2.36GHz;带宽为Δ f = 5 0 M H z ~ 7 0 M H z ( 计算按50MHz);带内插损Lp≤3dB;带内驻波ρ≤2;带外抑制在f0±0.05GHz处Ls≥20dB;体积要求V≤20×30×100(mm3)输入输出方式SMB.

参考上述的指标,采用交指线滤波器设计。滤波器设计过程中,首先利用等效电路法给出滤波器抽头单元和内部结构的初值,利用HFSS仿真软件对抽头单元进行精确分析,并进行滤波器结构性的建模,然后结合ADS,利用Passive circuit DG-filters模型中的interdigita进行曲线仿真。

滤波器的阶数取为n=7,带内取0.01dB切比雪夫等波纹设计,谐振杆的长度取为λ0/4略短些,设计中,采用了矩形杆结构,下面将矩形杆结构的最终参数值列十表5-4中,并给出了矩形杆仿真结果。

则低通原型元件值查表(见表1)可得g 0= g 8= 1;g 1= g 7= 0 . 7 9 6 9;g 2= g 6=1.3924;g3=g5=1.7481;g4=1.6331; 1 '= 1ω .

利用等效电路分析方法可以给出抽头线的设计初值,但是只能给出抽头线距离谐振器接地端的长度,即ι=3.3mm,抽头结构滤波器的设计中抽头线高度和抽头线到第一谐振器的长度S01对整体性能影响都比较大,利用有载品质因数的参数提取方法所得到的结果会更准确些。

根据交指型滤波器的公式和滤波器带宽FBW的要求,计算相关参数:

经过计算,矩形杆结构尺寸如表2所示:

其中,W为矩形杆的宽度,Si,j+1为杆间的边缘距离,Pi为谐振杆的高度(略小λ/4,l为抽头线距短路端的长,S01为第一谐振杆距边缘的长度,t和h分别是谐振杆和腔体的厚度,而且腔体总高为35mm.

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