基于ADS的声表滤波器匹配电路设计方法

中国电子科技集团公司第四十一研究所 简义全

基于ADS的声表滤波器匹配电路设计方法

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通过ADS仿真软件smith chart插件对声表滤波器TFS250A匹配电路的设计，介绍了一种直观易实现的高损耗声表滤波器匹配电路设计方法，并且通过实际测试，验证了可行性。

高损耗声表滤波器；匹配电路；ADS

1 引言

声表滤波器由于其高矩形系数和小体积封装被广泛应用于射频接收机的前端，以增加接收机的灵敏度和选择性。但实际应用中，由于对其匹配电路设计不合适，造成的通带平坦度差、滤波器差损大或者带外抑制差等问题。不同的拓扑结构以及不同的元器件都会造成不同的结果，因此实际应用中，声表滤波器的匹配电路设计非常重要。文章[1]介绍了一种通过理论计算设计匹配电路的方法，计算繁琐，不便于实际工程操作。文章[2]介绍的方法没有明确介绍操作方法。本文结合工程实际，介绍了一种基于ADS仿真软件的匹配设计方法，直观方便的实现了印制板上的声表滤波器的匹配设计。

2 声表滤波器的匹配设计

声表滤波器的匹配不同于其他滤波器的匹配，针对不同结构的声表滤波器其匹配目标不同。对于高损耗声表滤波器并不需要与外部电路完全的共轭理想匹配，因为在较大的声辐射条件下，改进理想匹配虽然可以实现低损耗，但却是以增加幅度和相位波动为代价的。这些器件通常有意使器件在一定程度上失配，以达到需要的带内平坦度。而对于1-4dB的低损耗声表滤波器则要求尽量实现理想电匹配以取得最小损耗。

TFS250A是VECTRON公司设计的带宽为84MHz，中心频率为250MHz，带内差损高达18dB，符合高损耗声表滤波器的匹配情况。为了做到带内平坦度1dB的指标要求，并不会与外部电路完全的共轭匹配。它的输入阻抗和输出阻抗分别为130Ω||-7pF和140Ω||-7pF，在通带两端频率点210MHz和290MHz处，将其换算为复阻抗形式，输入阻抗为53.241-j63.928欧姆和34.672-j57.491欧姆，输出阻抗为52.394-j67.75欧姆和33.424-j59.684欧姆。如果出现没有提供输入阻抗和输出阻抗的情况，可以通过矢量网络分析仪实际测试滤波器两端的输入和输出阻抗，一定要保证输入和输出端得走线尽可能的短，才能忽略寄生参数的影响。根据这个结果，选择图2所示的拓扑结构，通过ADS smith chart工具仿真得到的50欧姆系统中匹配结果如图1。

在电压反射系数的复平面上，功率反射系数是一个以参考阻抗点50ohm为圆心，电压反射系数的绝对值为半径的圆，对于电压反射系数的绝对值为常数的所有点都位于同一个圆上。根据回波损耗的定义：

对于RL等于常数的所有点也都位于同一圆上。

在仿真中射频电路设计者经常采用一个近似规则来判定阻抗匹配状态，即：

如果阻抗匹配呈以下状态则可以接受：

由图1可以看出在210M-290M通带频率内，滤波器的源端和阻抗端都达到了近似阻抗匹配状态。

图1a 源端匹配结果

图1b 负载端匹配结果

仿真得到的匹配电路如图2：

图2 根据仿真得到的匹配电路

匹配元件值如下：L1 =47nH L2 = 390nH C1 =1pF

L3 = 39nH L4 = 390nH C2 = 2.7pF

这个匹配电路通过矢量网络分析仪实际测试S21参数，得到的结果如图3。

图3 匹配电路实际测试S参数得到的结果

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[1]谢永超．应用电子技术性专业实习实训基地建设过程解析[J]．电子世界,2017(3)．

[2]谢永超．基于现代学徒制理念的应用电子技术专业中高职衔接课程体系的构建[J]．电子世界,2017(3)．

Through the smith chart of ADS simulation software to design the match circuit of the saw fi lter named TFS250A,introduced an intuitive and easy design manner to acquire the match circuit of high loss SAW fi lter.And with measuring the actual match circuit,verif i ed the feasibility of the manner.

high loss SAW fi lter;match circuit;ADS

谢永超（1984—），湖南邵阳人，讲师，湖南铁道职业技术学院应用电子技术专业负责人，研究方向：高等职业教育与嵌入式技术。

Yiquan Jian

（The 41st Research Institute of CETC,Shandong Qingdao）