通带宽度:相对宽度A?f2?f1.1000 f0带通衰减:等于或小于0.1分贝,
阻带衰减:在5.0千兆赫频率上至少有25分贝的衰减, 端接条件:两端均为50欧的微带线。 设计计算步骤如下:
(1)确定低通原型:由于要求通带衰减等于或小于0.1分贝,故可选用0.1分贝波纹的切比雪夫原型。该低通原型滤波器的阶次,等于短截数的数目。在此情况下,△?0.10,?0?2??5.5?109弧度/秒,??2??5.0?109弧度/秒,得出
?,25.0-5.5?()?-1.82 ,?10.105.5n=4的设计在5.0千兆赫兹频率上将给出大约20分贝的衰减;而n=5的设计将给出大约30分贝的衰减,因而应当选择n=5的设计。且n=5的归一化低通原型的原件值为:
g0?1,g1?1.1468,g2?1.3712,g3?1.9750,g4?1.3712,g5?1.1468,g6?1 (2)计算以下参数:
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1??tan84.5。?5.19321?0.9331?1.14681G2?G5??0.798
1.1468?1.37121G0?G4??0.6111.3712?1.9750G1?G6??0.1?1?(1-)?84.5。 选择h=1,可以给出合理的导纳水平。
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(2)(G)A11?A11?1(1)(?)A12?A12?0.933(1)(6)A?((0.933)2?5.193)?6.06422?A22A(2)11?A(3)11?A(4)11?A(5)11?5.193
(2)(5)。A12?A12?0.798sin84.5?0.794(3)(4)Asin84.5。?0.60812?A12?0.611 (3)计算上述表格所列各项导纳值:
Y1?Y5?6.064?5.193?0.933(0.933?0.794)?11.07
(0.933)20.794?0.608?8.926 0.933Y2?Y4?5.193?5.193?Y3?5.193?5.193??0.608?0.608??9.17
Y12?Y45?0.794?0.85 0.933Y23?Y34?0.608
?g0 (4)计算短截线的导纳:
2选定??0?0.5,则给出a?1,这就是说Yk’?Yk\
tan284.50?1Y?Y?Y?Y?11.07?5.5 202tan84.5'1\1'5\5tan284.50?1Y?Y?Y?Y?8.926?4.46
2tan284.50'2\2'4\4tan284.50?1Y?Y?9.17?4.58 202tan84.5'3\3综上所述,得出所设计的滤波器的全部导纳数据,如下表
?g0短截线的导纳值 2?g0连接线的导纳值 4 22
1 9.11Y2'?Y2\? 11.21Y3'?Y3\? 10.91Y4'?Y4\? 11.21Y5'?Y5\? 9.1Y1'?Y1\?1 58.81Y23? 82.21Y34? 82.21Y45? 58.8Y12?
滤波器各短截线和连接线的导纳数值
(5)决定各线段的尺寸,由于各短截线的导纳值较大(即阻抗值较低),因
此要用较宽的微带线来实现。这种宽的微带线与较窄的微带线连接进行T型连接,将出现明显的接头相应。为了缓和街头效应的并用影响,可以将各短截线用阻抗值加倍的两条短截线的并联组合来实现。
该微带电路的基片厚度为h,并用?r?5.5的陶瓷材料,因此所设计的滤波器的结构尺寸如下表所示。
?1h?5.13 ?3.9 ?4.04 ?3.9 ?5.13 l1?9.88毫米l2?10.01毫米l3?10.00毫米l4?10.01毫米l5?9.88毫米 ?12h?0.75 ?0.31 ?0.31 ?o.75 l12?5.6毫米 ?2h?23hl23?5.78毫米 l34?5.78毫米 l45?5.6毫米 ?3h?34h?4h?45h?5h
滤波器的结构尺寸
(6)接头效应和边缘电容的修正:
再决定短截线的连接线长度是,应当考虑短截线和主线(连接线),交接处的影响,假定十字接头的影响类似于T型接头效应,则可查出计算起点的参考面位置。此外,还须考虑接头处的电纳和各短截线开路端边缘电容的影响。这种
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影响可适当缩短每一短截线的长度的方法予以补偿,也可以用实验方法去修正接头效应和边缘电容的影响。
用上述计算结果在?r?8.8的陶瓷基片上制成的直接耦合的微波带通滤波器,使得测试性能和计算值有一定的出入,表现为通带内插入损耗较大(2.6~3分贝),通带外的衰减的增加速率比理论预期的要慢些。
3.仿真运行与优化
由上述计算步骤得到的滤波器在ADS中的原理图如下:
ADS原理图
通过对W12和W23的变量设置,运用GOAL控件功能,我们对滤波器的参数进行优化,得到如下图所示的S参数曲线:
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