基于ADS微带短截线带阻滤波器的设计

西华师范大学物理与电子信息学院 尹彩霞

基于ADS微带短截线带阻滤波器的设计

西华师范大学物理与电子信息学院 尹彩霞

本文采用微带短截线来实现分布参数的带阻滤波器，在微带短截线带阻滤波器的理论基础上，借助ADS(Advanced Design System）软件工具设计出一个中心频率为3GHz，阻带频率范围为2GHz～4GHz，在阻带内最大衰减小于3dB，在2．7GHz和3．3GHz时衰减大于25dB的微带短截线带阻滤波器。并进行优化参数，得出仿真结果及电路板图。

短截线；带阻滤波器；ADS；微带线

1 引言

本文讨论采用微带短截线来实现带阻滤波器,但当频率达到GHz时,通常由分布参数元件代替集总参数元件滤波器,通过理查德变换,可以将频率高时的小电感和小电容等效为一段终端短路或开路的传输线,因而实现了集总元件到分布参数元件的变换［1］。并借助ADS软件设计出符合指标的微带短截线带阻滤波器。

2 微带短截线带阻滤波器的理论基础

由集总元件低通滤波器原型可以变换为分布参数带阻滤波器,而分布参数带阻滤波器采用微带短截线来实现,其中理查德(Richards)变换用将集总元件变换为传输线段,科洛达(Kuroda)规则可将各滤波器元件分隔开［1］。

图1 微带短截线带阻滤波器原理图

3 微带短截线带阻滤波器的设计实例

微带短截线带阻滤波器的设计指标如下：

中心频率为3GHz,阻带频率范围为2GHz～4GHz,在阻带内最大衰减小于3dB,在2.7GHz和3.3GHz时衰减大于25dB,系统特性阻抗为50Ω。

根据微带短截线带阻滤波器的设计要求,选用微带线的基板厚度为1mm,相对介电常数为2.7,金属层厚度T=0.05mm,损耗正切值TanD=0.0003。利用ADS的微带线计算器LineCale计算出微带短截线的尺寸,如表1所示。

将表1微带短截线的尺寸导入ADS中,并添加微带电路板参数控件和S参数仿真控件,画出原理图,如图1所示。

对原理图进行仿真,得到S21参数如图2所示。

图4 带阻滤波器原理图生成的版图

表1 微带线短截线的尺寸

图2 仿真结果

图3 优化仿真结果

分析上述仿真结果图,可以得出S21曲线在2GHz处, S21=-0.539dB,在4GHz处,S21=-0.829dB,满足而在通带2GHz～4GHz最大衰减小于3dB的技术指标。在2.7GHz处, S21=-24.048dB,在3.3GHz处,S21=-27.382dB,在2.7GHz和3.3GHz处衰减大于25dB,不满足设计要求,因此需要进一步优化。添加变量控件VAR,优化Optim控件,及4个Goal目标控件来进行优化。这4个Goal控件用来：优化通带内的S(2,1),优化低端阻带内的S(2,1) (在2.7GHz以下达到25dB衰减),优化高端阻带内的S (2,1)(在3.3GHz以上达到25dB衰减)。根据设计好的各控件优化参数,就可以对其进行优化仿真了。优化仿真结果如图3所示。

由优化后的S21曲线知,在2.7GHz和3.3GHz处衰减大于25dB的技术指标,达到设计目标。将优化后的原理图生成版图,如图4所示。

4 结论

本文在微带短截线带阻滤波器的理论基础上,分布参数带阻滤波器采用微带短截线来实现,设计了一个中心频率为3GHz的微带短截线带阻滤波器实例,阐述了借助ADS软件怎样完成带阻滤波器的设计方法。从得出的仿真结果中来看,此设计满足技术指标,也可以看出利用ADS软件做滤波器的优点。

[1]黄玉兰．射频电路理论与设计[M]．北京:人民邮电出版社,2008．10

[2]清华大学《微带电路》编写组．微带电路[M]．北京:人民邮电出版社,1975

[3]夏祖学．一种EBG微带滤波器的设计[J]．西南科技大学学报,2006,21(2):36-40

[4]徐兴福．ADS2008射频电路设计与仿真实例[M]．北京:电子工业出版社,2009

[5]黄玉兰．基于ADS的微带低通滤波器的实现[J]．西安邮电学院学报,2009．14(5):9-12