高低阻抗线微带低通滤波器的设计与仿真

然后讲解了特性阻抗传播常数传输线的输入阻抗反射系数及传输线匹配的定义及公式推导。

安徽建筑工业学院毕业设计论文第章微带线低通滤波器的设计与仿真微带线低通滤波器是种被广泛研究的微波滤波器类型，它的品种繁多，性能各异，是现代电子系统中的关键部件之。

滤波器在电子电路和系统中的作用是选择频带内的低频信号，并把此频带之外的高频信号抑制掉，微带线低通滤波器是种分布参数滤波器，它是由微带线组成，具有体积小重量轻价格低性能稳定可靠等优点，在微波工程中的应用相当广泛。

下面将介绍微带线低通滤波器的些结构形式及它们的设计图表公式和设计步骤。

微带线尺寸的计算微带线是目前比较流行的平面传输线，它可以利用光绘文件来加工，并且容易与其他无源和有源的微波器件的集成。

微带线是准模式，它的相速传播常数和特征阻抗可以由静态或准静态解获得。

微带线的有效介电常数可以解释为个均匀媒介的介电常数式中，为介质基片的介电常数为介质基片的厚度为金属片的宽度。

给定微带线的尺寸，特征阻抗可以计算为如果给定特征阻抗和介电常数，可得安徽建筑工业学院毕业设计论文式中，把微带线考虑成个准线，则源于介电损耗的衰减可以确定为式中，是介质的损耗正切角。

它考虑了围绕微带线的场部分在空气中无耗部分在介质中这事实。

源于导体损耗的衰减近似地由给出，其中是导体的表面电阻。

对于绝大多数微带基片，导体损耗比介电损耗更为重要。

也可利用软件来计算微带尺寸。

微带低通滤波器的设计用微带线实现低通滤波器的种相对简单的方法就是用很高和很低特征阻抗的传输线交替排列的结构，这种滤波器通常称为阶跃阻抗安徽建筑工业学院毕业设计论文或高低滤波器由于它的结构紧凑且较容易设计，因此比较流行。

然而，它的电气特性不是很好，故通常用于不需要有陡峭截止响应的场合。

设计滤波器的指标如下通带截止频率。

通带增益大于，主要由滤波器的参数确定。

阻带增益在以上小于，也主要由滤波器的参数确定。

通带反射系数小于，由滤波器的参数确定。

在进行设计时，我们主要是以滤波器的参数作为优化目标。

是传输参数，滤波器通带阻带的位置以及增益衰减全都表现在随频率变化的曲线上。

参数是输入输出端口的反射系数，如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。

根据设计指标要求，我采用最大平坦低通原型滤波器来设计。

因为由图可知，对于的曲线，当时，故选最大平坦滤波器的阶数。

根据表列出阶最大平坦滤波器低通原型元器件值。

该低通原型电路如图所示。

安徽建筑工业学院毕业设计论文图最平坦滤波器原型的衰减与归化频率的关系曲线图滤波器低通原型电路安徽建筑工业学院毕业设计论文表最大平坦滤波器低通原型元器件值软件仿真原理图仿真设计指标通带，带内衰减小于，以上衰减大于，端口反射系数小于。

基板参数基板厚度基板相对介电常数磁导率金属电导率封装高度金属层厚度安徽建筑工业学院毕业设计论文损耗角正切表面粗糙度微带低通滤波器的技术指标通带内的衰减带外衰减通带的输入电压驻波比通带内群时延寄生通带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。

输入电常数厚度以及介质损耗角等参数稍有变化，就会影响滤波器的整体性能指标，因此在设计时应充分地把材料的这些影响因素考虑进去，使滤波器的设计更趋合理。

安徽建筑工业学院毕业设计论文致谢在这次毕业设计中，老师给了我很大的帮助。

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在这次毕业设计中也给我很大的帮助。

最后我特别要将诚挚的谢意献给我的家人，感谢他们多年来对我的关爱理解和支持。

正是他们自始至终的支持和鼓励，我才能够顺利完成学业。

安徽建筑工业学院毕业设计论文参考文献甘本拔，吴万春现代微波滤波器的结构与设计北京科学出版社，吴万春集成固体微波电路北京国防工业出版社，杨爱琴，李小平滤波器的发展与展望电子科技苟永明滤波器的发展及应用世界电子元器件吴万春，梁昌洪微波网络极其应用北京国防工业出版社，雷振亚射频微波电路导论西安西安电子科技人学出版社，顾其净，项家祯，袁孝康微波集成电路设计北京人民邮电出版社，林为干微波网络北京国防工业出版社，射频集成电路设计，北京电子工业出版社，瓦杨森，鲍贤杰译波导与带状线北京国防工业业出版社，孟庆鼎微波技术合肥合肥工业大学出版社，吴万春现代微波滤波器的结构和设计北京科学技术出版社，美等著，王子宇等译射频电路设计理论与应用北京电子工业出版社赫崇骏微波电路长沙国防科技大学出版社，刘学观微波技术基础与天线西安西安电子科技大学出版社，徐兴福射频电路设计与仿真实例北京电子工业出版社，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，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。

在进行设计时，主要是以滤波器的参数作为优化目标进行优化仿真。

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随频率变化曲线的形状上。

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。

根据软件设计出滤波器的原理图如图所示图微带高低阻抗线低通滤波器的原理图滤波器两边的引出线和是特性阻抗为欧姆的微带线，它的宽度可由微带线计算工具得到线宽，线长。

微带线滤波器的线宽是对称的，第节以及第节的微带线宽的尺寸是相同的。

微带线的这些参数是滤波器设计和优化的主要参数，因此要用变量安徽建筑工业学院毕业设计论文代替，便于后面修改和优化。

对原理图仿真生成曲线图如图所示图原理图的仿真曲线可以由图看出，仿真结果还没达到要求，需要对以上微带电路进行优化，提供了和两种优化工具。

由于原理图仿真和实际情况会有定的偏差，在设定优化参数时，可以适当增加通带宽度。

对于其它的参数，也可以根据优化的结果进行定的调整。

经过多次优化后得到微带线尺寸如表所示是微带线的宽度，是微带线的长度，单位安徽建筑工业学院毕业设计论文表优化后微带线的尺寸优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真的曲线。

再次对优化后的原理图进行仿真就可以得到比较满意的滤波器传输和反射曲线如图所示节数安徽建筑工业学院毕业设计论文图优化后原理图的仿真曲线观察和曲线是否满足指标要求，如果已经达到指标要求，就可以进行版图的仿真了，如果没有达到指标要求，那么就重新进行优化仿真。

版图仿真版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行计算，其结果比在原理图中仿真要准确，但是它的计算比较复杂，需要较长的时间，在此作为对原理图设计的验证。

所以在版图仿真前要看下相邻各微带线节的微带线宽是否相差过大，如果相差过大就会造成原理图和版图仿真有较大的差别，这就需要改变变量初值重新进行优化。

用于生成版图的原理图如图所示安徽建筑工业学院毕业设计论文图用于生成版图的原理图版图仿真如图所示图版图仿真版图生成后先要设置微带电路的基本参数，为了进行参数仿真还要在滤安徽建筑工业学院毕业设计论文波器两侧添加两个端口，做法是点击工具栏上的按钮，弹出设置窗口，点击关闭该窗口，在滤波器两边要加端口