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Ka波段微带带通滤波器研究

Ka波段微带带通滤波器研究
Ka波段微带带通滤波器研究

Ka波段微带带通滤波器研究

杨健樊勇张显静

电子科技大学电子工程学院成都 610054

摘要:本文利用ADS仿真软件,在微带软基片上,采用微带平行耦合的电路结构,在Ka波段35GHz频率上,优化设计了毫米波带通滤波器,得到了比较理想的实验结果:中心频率为35.05GHz,1dB带宽为2.1GHz,插入损耗为2dB。

关键词:微带,带通滤波器。

Design A Band-Pass Filter In Ka-Band

Jian-Yang Yong- Fan Xianjing- Zhang

School of Electronic Engineering, UESTC, ChengDu 610054

Abstract: In this paper , by using the ADS(Advanced Design System 2003A) ,a millimeter wave Band-Pass Filter (BPF) was proposed on the soft substrate of microstrip at 35 GHz in Ka-band which based on the parallel-coupling of the microstrip circuits, and we got the following performance: the center frequency was 35.05GHz, 1dB bandwidth was 2.1GHz, insertion loss was 2dB.

Key words: microstrip, Band-Pass Filter (BPF).

一、引言

现代通信技术的发展,雷达和空间电子技术也得到迅速发展.对设备的体积、质量与可靠性都提出了更高的要求。虽然与波导结构的滤波器相比,微带平行耦合线带通滤波器有较大的损耗,特别是到了高频段,但在某些场合(如星载小功率本振信号的杂波与谐波抑制等),差损不是最关键指标,而必须综合考虑电性能、结构、体积、质量、可靠性等多种因素。精确设计的微带平行耦合线带通滤波器是一种值得优先选取的滤波器。

本文为了减小滤波器耦合支节中的阶梯突变带来的损耗,从而影响滤波器的性能,对滤波器的耦合支节微带线的宽度合理限制,再利用ADS的优化功能,对其耦合支节的长度、宽度和缝隙合理优化,根据优化结果加工了一个带通滤波器并进行了试验测试,得到了比较理想的效果,在34GHz~36.1GHz,插入损耗为2dB,通带内比较平坦。

二、拓扑与优化

本文所介绍的滤波器是一种窄带的带通滤波器,利用微带电路的平行耦合方式实现,为了使通带平坦和带外有较大损耗,本文采用5个耦合支节的平行耦合带通滤波器形式[2],其拓扑如图1。

210

VAR VAR1

W3=0.509371 opt{ 0.3 to 0.77 }Eqn

Var Term Term2Z=50 Ohm

Num=2W2=W1 mm

W1=W3 mm

图1 拓扑结构

由拓扑可以明显看出,此种滤波器采用了5个平行耦合支节,因此设计时结合ADS 的优化功能来优化每个支节的长度、耦合的缝隙和耦合支节种每个微带线的宽度来达到优化目标。

优化目标如下:

通带范围:34.5GHz -36.5GHz 带外损耗:33GHz 、38GHz <-30dB

21S 31GHz 、40GHz <-50dB

21S 通过ADS 的多次优化,得到的优化曲线如图2。 优化结果:

34.5-36.5GHz IL>-0.674dB

33GHz 、38GHz <-35dB 21S 31GHz 、40GHz <-55dB 21S 带内带外均已达到优化目标。

freq, GHz

d

B (S (2,1))

图2 优化结果 211

三、试验结果

根据以上优化结果,我们用RT/DUROID 5880的介质基片制作了该带通滤波器,如图3,利用Agilent 8757D Scalar Network Analyzer得到如图4所示的测试曲线(该曲线包括波导与微带间两端过渡在内)。从曲线可知:中心频率下移到35.05GHz左右,带内波动不大。具体结果如下:中心频率在35.05GHz,1dB通带宽度:2.1GHz,带内最大损耗:4.4dB,带内最小损耗:2dB,3dB通带宽度:2.5GHz,带内最大损耗:5dB,带内最小损耗:2dB。

图3 滤波器基片图

图4 实测结果

四、结束语

本文通过对滤波器耦合支节微带线宽度的合理限制,减少了阶梯突变带来的损耗,提高了滤波器的性能,得到了比较好的结果,通过本文的设计实例,我们相信微带集成带通滤波器可以得到较好性能,得到广泛应用。

五、参考文献

1.COHN B,Parralle1—Coupled Transmission—Line—Resonator Filters,IRE rans,on MTT,V,MTT—6,No、2,l958

Hammersadt E O.et a1,Microstrsp Handbook,ELAB RePort STF 447 419,N7034,University of Trondheim—NTH,Norway,1975.

2.《现代微波滤波器的结构与设计》甘本袚吴万春科学出版社

3.《微带电路》清华大学《微带电路》编写组人民邮电出版社

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(完整word版)微带线带通滤波器的ADS设计

应用ADS设计微带线带通滤波器 1、微带带通微带线的基本知识 微波带通滤波器是应用广泛、结构类型繁多的微波滤波器,但适合微带结构的带通滤波器结构就不是那么多了,这是由于微带线本身的局限性,因为微带结构是个平面电路,中心导带必须制作在一个平面基片上,这样所有的具有串联短截线的滤波器都不能用微带结构来实现;其次在微带结构中短路端不易实现和精确控制,因而所有具有短路短截线和谐振器的滤波器也不太适合于微带结构。 微带线带通滤波器的电路结构的主要形式有5种: 1、电容间隙耦合滤波器 带宽较窄,在微波低端上显得太长,不够紧凑,在2GHz以上有辐射损耗。 2、平行耦合微带线带通滤波器 窄带滤波器,有5%到25%的相对带宽,能够精确设计,常为人们所乐用。但其在微波低端显得过长,结构不够紧凑;在频带较宽时耦合间隙较小,实现比较困难。 3、发夹线带通滤波器 把耦合微带线谐振器折迭成发夹形式而成。这种滤波器由于容易激起表面波,性能不够理想,故常把它与耦合谐振器混合来用,以防止表面波的直接耦合。这种滤波器的精确设计较难。

4、1/4波长短路短截线滤波器 5、半波长开路短截线滤波器 下面主要介绍平行耦合微带线带通滤波器的设计,这里只对其整个设计过程和方法进行简单的介绍。 2、平行耦合线微带带通滤波器 平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组合而成的,它不要求对地连接,结构简单,易于实现,是一种应用广泛的滤波器。整个电路可以印制在很薄的介质基片上(可以簿到1mm以下),故其横截面尺寸比波导、同轴线结构的小得多;其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟,但采用高介电常数的介质基片,使线上的波长比自由空间小了几倍,同样可以减小;此外,整个微带电路元件共用接地板,只需由导体带条构成电路图形,结构大为紧凑,从而大大减小了体积和重量。 关于平行耦合线微带带通滤波器的设计方法,已有不少资料予以介绍。但是,在设计过程中发现,到目前为止所查阅到的各种文献,还没有一种能够做到准确设计。在经典的工程设计中,为避免繁杂的运算,一般只采用简化公式并查阅图表,这就造成较大的误差。而使用电子计算机进行辅助设计时,则可以力求数学模型精确,而不追求过分的简化。基于实际设计的需要,我对于平行耦合线微带

带通滤波器的设计

目录 一.设计概述 二.设计任务及要求 2.1 设计任务 2.2 设计要求 三.设计方案 3.1设计结构 3.2元件参数的理论推导 3.3仿真电路构建 3.4仿真电路分析四.所用器件 五.实验结果 5.1 实验数据记录 5.2 实验数据分析六.实验总结 6.1 遇到的主要问题 6.2 解决问题的措施 6.3 实验反思与收获 附图 参考文献

一.设计概述 根据允许的通过的频率范围,可以将滤波器分为低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器和带阻滤波器4种。其中,带通滤波器是指允许某一频率范围内的频率分量通过,其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。 在滤波器中,信号能够通过的范围成为通频带或通带,信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围成为阻带,通带和阻带之间的界限称为截止频率。对于一个理想的带通滤波器,通带范围内则完全平坦,对传输信号基本没有增益的衰减作用,其次,通带之外的所有频率均能被完全衰减掉,通带和阻带之间存在一定的过渡带。 在带通滤波器的实际设计过程中,主要参数包括中心频率f0,频带宽度BW,上限截止频率fH和下限截止频率fL。一般情况下,为使滤波器在任意频段都具有良好的频率分辨能力,可采用固定带宽带通滤波器(如收音机的选频)。所选带宽越窄,则频率选择能力越高。但为了覆盖所要检测的整个频率范围,所需要的滤波器数量就很大。因此,在很多场合,固定带宽带通滤波器不一定做成固定中心频率的,而是利用一个参考信号,使滤波器中心频率跟随参考信号的频率而变化,其中,参考信号是由信号发生器提供的。上述可便中心频率的固定带宽带通滤波器,经常用于滤波和扫描跟踪滤波应用中。 二.设计任务及要求 1)设计任务 带通滤波器的设计方案有很多,本实验将采用高通滤波器和低通滤波器级联的设计方案实现一个带通滤波器,通过多级反馈,减少干扰信号对滤波器的影响。为了检测滤波电路的通带特性,设计一个带宽检测电路,通过发光二极管的亮灭近似检测电路的带宽范围。 设计要求 2)设计要求 (1)性能指标要求 1.输入信号:有效值为1V的电压信号。 2.输出信号中心频率f0通过开关切换,分别为500Hz 1.5KHz 3KHz 10KHz 误差10%。 3.带通滤波器带宽BW

(整理)带通滤波器设计

实验八 有源滤波器的设计 一.实验目的 1. 学习有源滤波器的设计方法。 2. 掌握有源滤波器的安装与调试方法。 3. 了解电阻、电容和Q 值对滤波器性能的影响。 二.预习要求 1. 根据滤波器的技术指标要求,选用滤波器电路,计算电路中各元件的数值。设计出 满足技术指标要求的滤波器。 2. 根据设计与计算的结果,写出设计报告。 3. 制定出实验方案,选择实验用的仪器设备。 三.设计方法 有源滤波器的形式有好几种,下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。 巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为: n c uo u A j A 21)(??? ? ??+= ωωω , n=1,2,3,. . . (1) 写成: n c uo u A j A 211) (??? ? ??+=ωωω (2) )(ωj A u 其中A uo 为通带内的电压放大倍数,ωC A uo 为截止角频率,n 称为滤波器的阶。从(2) 式中可知,当ω=0时,(2)式有最大值1; 0.707A uo ω=ωC 时,(2)式等于0.707,即A u 衰减了3dB ;n 取得越大,随着ω的增加,滤波器的输出电压衰减越快,滤波器的幅频特性越接近于理想特性。如图1所示。ω 当 ω>>ωC 时, n c uo u A j A ??? ? ??≈ωωω1 )( (3) 图1低通滤波器的幅频特性曲线

两边取对数,得: lg 20c uo u n A j A ωω ωlg 20)(-≈ (4) 此时阻带衰减速率为: -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频,该式称为衰减估算式。 表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。 在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中,S L = c s ω,ωC 是低通 滤波器的截止频率。 对于一阶低通滤波器,其传递函数: c c uo u s A s A ωω+= )( (5) 归一化的传递函数: 1 )(+= L uo L u s A s A (6) 对于二阶低通滤波器,其传递函数:2 22)(c c c uo u s Q s A s A ωωω++ = (7) 归一化后的传递函数: 1 1)(2 ++= L L uo L u s Q s A s A (8) 由表1可以看出,任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n 为偶数的高阶滤波器,可以由2n 节二阶滤波器级联而成;而n 为奇数的高阶滤波器可以由2 1-n 节二

微带滤波器的设计复习过程

微带滤波器的设计

解析微带滤波器的设计 微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号,使其不能通过滤波器,只让需要的信号通过。在微波电路系统中,滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响,因此如何设计出一个具有高性能的滤波器,对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小,重量轻、频带宽等诸多优点,近年来在微波电路系统应用广泛,其中用微带做滤波器是其主要应用之一,因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。 滤波器(filter),是一种用来消除干扰杂讯的器件,将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路,就是滤波器,其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 1 微带滤波器的原理 微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器,而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄,虽然不能满足所有的应用场合,但是由于它设计简单,因此在某些地方还是值得应用的。 微带滤波器是在印刷电路板上,根据电路的要求以及频率的分布参数印刷在电路板上的各种不同的线条形成的LC分布参数的滤波器。 2 滤波器的分类 最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。

低通滤波器:它允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器:它允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量。 带通滤波器:它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器:它抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。 按滤波器的频率响应来划分,常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及等;按滤波器的构成元件来划分,则可分为有源型及无源型两类;按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。 巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯(Stephen Butterworth)在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。 切比雪夫滤波器,又名"车比雪夫滤波器",是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。切比雪夫滤波器来自切比雪夫分布,以"切比雪夫"命名,是用以纪念俄罗斯数学家巴夫尼提·列波维其·切比雪夫(ПафнутийЛьвовичЧебышёв)。 3 微带滤波器的设计指标 微带滤波器的设计指标主要包括: 1绝对衰减(Absolute attenuation):阻带中最大衰减(dB)。 2带宽(band width):通带的3dB带宽(flow-fhigh)。

阶有源带通滤波器设计及参数计算

滤波器是一种只传输指定频段信号,抑制其它频段信号的电路。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种: ①无源滤波器: 由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成 ②有源滤波器: 一般由集成运放与RC网络构成,它具有体积小、性能稳定等优点,同时,由于集成运放的增益和输入阻抗都很高,输出阻抗很低,故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号,衰减无用频率的信号,抑制干扰和噪声,以达到提高信噪比或选频的目的,因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 从功能来上有源滤波器分为: 低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、 带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)、 全通滤波器(APF)。 其中前四种滤波器间互有联系,LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时,将LPF与HPF相串联,就构成了BPF,而LPF与HPF并联,就构成BEF。在实用电子电路中,还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。 带通滤波器(BPF) (a)电路图(b)幅频特性 图1 压控电压源二阶带通滤波器 工作原理:这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过,而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1(a)所示。 电路性能参数 通带增益 中心频率 通带宽度 选择性 此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。 例.要求设计一个有源二阶带通滤波器,指标要求为: 通带中心频率 通带中心频率处的电压放大倍数: 带宽: 设计步骤: 1)选用图2电路。 2)该电路的传输函数: 品质因数: 通带的中心角频率: 通带中心角频率处的电压放大倍数: 取,则:

小型微带带通滤波器的设计

第34卷第6期中 国 科 学 技 术 大 学 学 报V ol.34,N o.6 2004年12月JOURNAL OF UNIVERSIT Y OF SCIENCE AN D TECHN OLOG Y OF CHINA Dec.2004文章编号:025322778(2004)0620732207 小型微带带通滤波器的设计Ξ 张 军,朱 旗,张华亮,黎 洋 (中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽合肥230027) 摘要:利用多条微带线间的耦合增加滤波器内部的耦合度,提出一种小型窄带带通滤波器的设计;从微带线的等效分布电感电容出发,结合模拟和试验结果以及滤波器结构参数对滤波特性的影响,提出该滤波器的等效LC电路模型以及计算中心工作频率的经验公式.数值模拟和试验结果验证了该设计思想. 关键词:带通滤波器;小型化;类交趾滤波器 中图分类号:T N8;T N92 文献标识码:A 0 引言 传统微带线结构的微波器件在低频段应用时,面积仍较大.例如在“蓝牙”技术2.4G H z 频段处,传统微带结构的滤波器和微带天线的长度仍大于12厘米,显然难以应用到移动通讯中.因而研究小型化的微波器件已成为微波技术发展的必然.近年来,多模微带滤波器[1~4]、类交趾滤波器[5]由于具有尺寸小、重量轻、低成本等特点取得了一定的发展,但仍存在着面积较大、增益不高等问题.注意到增加滤波器结构中微带线间的有效耦合面积,可以提高滤波器内部的耦合度,从而达到减小滤波器面积的目的.本文提出一种小型的微带带通滤波器设计.在该设计中,采用多个相互耦合微带线以提高滤波器的耦合度,降低了滤波器的面积,同时,从微带线的等效分布电感、电容出发,结合模拟和试验结果,提出了该类滤波器的等效LC电路,并分析了结构参数对滤波特性的影响,给出了计算该类滤波器中心工作频率的经验公式,数值计算和实验验证了本文的设计思想. 1 理论分析 图1所示电路具有带通滤波器功能.为利用微带线设计带通滤波器,首先分别用不同结构的微带线来实现图1中的电感和电容元件.图2、3分别实现电容和电感,其值由[6]可得,分别为 L(nH)=2×10-7l ln l W+t +1.193+0.2235 W+t l ?K g(1) Ξ收稿日期:2003207207 作者简介:张军,男,1980年生,学士.研究方向:微带天线,微波电路.E2mail:jzhang6@https://www.doczj.com/doc/63338137.html,

微带带通滤波器

射频技术 -----课程设计报告 题目平行耦合线带通滤波器基于ADS的设计专业学号通信工程 学号 学生姓名 指导教师 2016年4月16日

一、带通滤波器 (1)简介 带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量,但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。 (2)工作原理 一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。 实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦,开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象。 除了电子学和信号处理领域之外,带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域,很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据,这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。 在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率,这里滤波器的增益最大,滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。 (3)典型应用 许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。这种有源带通滤波器的中心频率,在中心频率f0处的电压增益A0=B3/2B1,品质因数,3dB带宽B=1/(п*R3*C)也可根据设计确定的Q、f0、A0值,去求出带通滤波器的各元件参数值。R1=Q/(2пfoAoC),R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC),R3=2Q/(2пfoC)。上式中,当f0=1KHz时,C取0.01Uf。此电路亦可用于一般的选频放大。 此电路亦可使用单电源,只需将运放正输入端偏置在1/2V+并将电阻R2下端接到运放正输入端既可。

Ka波段微带带通滤波器研究

Ka波段微带带通滤波器研究 杨健樊勇张显静 电子科技大学电子工程学院成都 610054 摘要:本文利用ADS仿真软件,在微带软基片上,采用微带平行耦合的电路结构,在Ka波段35GHz频率上,优化设计了毫米波带通滤波器,得到了比较理想的实验结果:中心频率为35.05GHz,1dB带宽为2.1GHz,插入损耗为2dB。 关键词:微带,带通滤波器。 Design A Band-Pass Filter In Ka-Band Jian-Yang Yong- Fan Xianjing- Zhang School of Electronic Engineering, UESTC, ChengDu 610054 Abstract: In this paper , by using the ADS(Advanced Design System 2003A) ,a millimeter wave Band-Pass Filter (BPF) was proposed on the soft substrate of microstrip at 35 GHz in Ka-band which based on the parallel-coupling of the microstrip circuits, and we got the following performance: the center frequency was 35.05GHz, 1dB bandwidth was 2.1GHz, insertion loss was 2dB. Key words: microstrip, Band-Pass Filter (BPF). 一、引言 现代通信技术的发展,雷达和空间电子技术也得到迅速发展.对设备的体积、质量与可靠性都提出了更高的要求。虽然与波导结构的滤波器相比,微带平行耦合线带通滤波器有较大的损耗,特别是到了高频段,但在某些场合(如星载小功率本振信号的杂波与谐波抑制等),差损不是最关键指标,而必须综合考虑电性能、结构、体积、质量、可靠性等多种因素。精确设计的微带平行耦合线带通滤波器是一种值得优先选取的滤波器。 本文为了减小滤波器耦合支节中的阶梯突变带来的损耗,从而影响滤波器的性能,对滤波器的耦合支节微带线的宽度合理限制,再利用ADS的优化功能,对其耦合支节的长度、宽度和缝隙合理优化,根据优化结果加工了一个带通滤波器并进行了试验测试,得到了比较理想的效果,在34GHz~36.1GHz,插入损耗为2dB,通带内比较平坦。 二、拓扑与优化 本文所介绍的滤波器是一种窄带的带通滤波器,利用微带电路的平行耦合方式实现,为了使通带平坦和带外有较大损耗,本文采用5个耦合支节的平行耦合带通滤波器形式[2],其拓扑如图1。 210

有源带通滤波器设计

二阶有源模拟带通滤波器设计 摘要 滤波器是一种具有频率选择功能的电路,它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等,目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成,60年代以来,集成运放获得迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗比较低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应,常把能够通过信号的频率范围定义为通带,而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布,滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例,介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。 设计中用RC网络和集成运放组成,组成电路选用LM324不仅可以滤波,还可以进行放大。 关键字:带通滤波器 LM324 RC网络

目录 目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.2 解决方法 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)

带通滤波器设计步骤

带通滤波器设计步骤 1、根据需求选择合适的低通滤波器原型 2、把带通滤波器带宽作为低通滤波器的截止频率,根据抑制点的频率距离带通滤波器中心频点距离的两倍作为需要抑制的频率,换算抑制频率与截止频率的比值,得出m 的值,然后根据m 值选择低通滤波器的原型参数值。 滤波器的时域特性 任何信号通过滤波器都会产生时延。Bessel filter 是特殊的滤波器在于对于通带内的所有频率而言,引入的时延都是恒定的。这就意味着相对于输入,输出信号的相位变化与工作的频率是成比例的。而其他类型的滤波器(如Butterworth, Chebyshev,inverse Chebyshev,and Causer )在输出信号中引入的相位变化与频率不成比例。相位随频率变化的速率称之为群延迟(group delay )。群延迟随滤波器级数的增加而增加。 模拟滤波器的归一化 归一化的滤波器是通带截止频率为w=1radian/s, 也就是1/2πHz 或约0.159Hz 。这主要是因为电抗元件在1弧度的时候,描述比较简单,XL=L, XC=1/C ,计算也可以大大简化。归一化的无源滤波器的特征阻抗为1欧姆。归一化的理由就是简化计算。 Bessel filter 特征:通带平坦,阻带具有微小的起伏。阻带的衰减相对缓慢,直到原理截止频率高次谐波点的地方。原理截止频率点的衰减具有的经验公式为n*6dB/octave ,其中,n 表示滤波器的阶数,octave 表示是频率的加倍。例如,3阶滤波器,将有18dB/octave 的衰减变化。正是由于在截止频率的缓慢变化,使得它有较好的时域响应。 Bessel 响应的本质截止频率是在与能够给出1s 延迟的点,这个点依赖于滤波器的阶数。 逆切比雪夫LPF 原型参数计算公式(Inverse Chebyshev filter parameters calculate equiations ) ) (cosh )(cosh 11Ω=--Cn n 其中 1101.0-=A Cn , A 为抑制频率点的衰减值,以dB 为单位;Ω为抑制频率与截止频率的比值 例:假设LPF 的3dB 截止频率为10Hz,在15Hz 的频点需要抑制20dB,则有: 95.91020*1.0==Cn ;Ω=15/10=1.5 1.39624.0988.2) 5.1(cosh )95.9(cosh 11===--n ,因此,滤波器的阶数至少应该为4

微带低通滤波器的设计与仿真

微带低通滤波器的设计与仿真 分类:电路设计 嘿嘿,学完微波技术与天线,老师要求我们设计一个微带元器件,可以代替实验室里的元器件,小弟不才,只设计了一个低通滤波器。现把它放到网上,以供大家参考。 带低通滤波器的设计 一、题目 第三题:低通滤波器的设计 技术参数:f < 800MHz;通带插入损耗;带外100MHz损耗;特性阻抗Z0=50 Ohm。 仿真软件:HFSS、ADS或IE3D 介质材料:介电常数εr = 2.65,板厚1mm 二、设计过程 1、参数确定:设计一个微带低通滤波器,其技术参数为f < 800MHz;通带插入损耗;带外100MHz损耗;特性阻抗Z0=50 Ohm 。介质材料:介电常数εr = 2.65,板厚1mm。 2、设计方法:用高、底阻抗线实现滤波器的设计,高阻抗线可以等效为串联电感,低阻抗线可以等效为并联电容,计算各阻抗线的宽度及长度,确保各段长度均小于λ/8(λ为带内波长)。 3、设计过程: (1)确定原型滤波器:选择切比雪夫滤波器,?s = fs/fc = 1.82,?s -1 = 0.82及Lr = 0.2dB,Ls >= 30,查表得N=5,原型滤波器的归一化元件参数值如下: g1 = g5 = 1.3394,g2 = g4 = 1.3370,g3 = 2.1660,gL= 1.0000。 该滤波器的电路图如图1所示:

图1 (2)计算各元件的真实值:终端特性阻抗为Z0=50?,则有 C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*8*10^8*50) = 5.3293pF, C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*8*10^8*50) = 8.6182pF, L2 = L4 = Z0*g2/(2*pi*f0) = 50*1.3370/(2*3.1416*8*10^8) = 13.2994nH。(3)计算微带低通滤波器的实际尺寸: 设低阻抗(电容)为Z0l = 15?。 经过计算可得W/d = 12.3656,εe = 2.4437,则 微带宽度 W1 = W3 = W5 = W = 1.000*12.3656 = 12.3656mm, 各段长度l1 = l5 = Z0l*Vpl*C1 = 15* 3*10^11/sqrt(2.4437)*5.3293*10^-12 = 15.3412mm, l3 = Z0l*Vpl*C3 = 15* 3*10^11/sqrt(2.4437)*8.6182*10^-12 = 24.8088mm,

带通滤波电路设计

带通滤波电路设计一.设计要求 (1)信号通过频率范围 f 在100 Hz至10 kHz之间; (2)滤波电路在 1 kHz 电路的幅频衰减应当在 的幅频响应必须在± 1 kHz 时值的± 3 dB 1 dB 范围内,而在 范围内; 100 Hz至10 kHz滤波 (3)在10 Hz时幅频衰减应为26 dB ,而在100 kHz时幅频衰减应至少为16 dB 。 二.电路组成原理 由图( 1)所示带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较, 不难发现低通与高通滤波电路相串联如图(2),可以构成带通滤波电路,条件是低通滤波电路的截止角频率 W H大于高通电路的截止角频率 W L,两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。 V I V O 低通高通 图( 1) 1 W H低通截止角频率 R1C1 1 W L高通截止角频率 R2C2 必须满足W L

│A│ O │A│ O │A│ O 低通 W w H 高通 W w L 带通 W W w L H 图( 2) 三.电路方案的选择 参照教材 10.3.3 有源带通滤波电路的设计。这是一个通带频率范围为100HZ-10KHZ的带通滤波电路,在通带内我们设计为单位增益。根据题意,在频率低端f=10HZ 时,幅频响应至少衰减 26dB。在频率高端 f=100KHZ 时,幅频响应要求衰减不小于16dB。因此可以选择一个二阶高通滤波电路的截止频率fH=10KHZ,一个二阶低通滤波电路的fL=100HZ,有源器件仍选择运放 LF142,将这两个滤波电路串联如图所示,就构成了所要求的带通滤波电路。 由教材巴特沃斯低通、高通电路阶数n 与增益的关系知 A vf1 =1.586 ,因此,由两级串联的带通滤波电路的通带电压增益(Avf1 ) 2=( 1.586 )2=2.515, 由于所需要的通带增益为0dB, 因此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻R1、 R2组成的分压器。

有源带通滤波器设计

RC 有源带通滤波器的设计 滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过,而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰 减。当干 扰信号与有用信号不在同一频率范围之内,可使用滤波器有效的抑制干扰。 用LC 网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大,价格昂贵和衰减大等缺点,而用集成运放 和RC 网络组成的有源滤波器则比较适用于低频,此外,它还具有一定的增益,且因输入与输出之间有良 好的隔离而便于级联。由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点,因而 RC 有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。 一.技术指标 总增益为1 ; 通带频率范围为 300Hz —3000Hz ,通带内允许的最大波动为 -1db —+1db ; 阻带边缘频率范围为 225Hz 和4000Hz 、阻带内最小衰减为 20db ; 二?设计过程 1 .采用低通-高通级联实现带通滤波器; 将带通滤波器的技术指标分成低通滤波器和高通滤波器两个独立的技术指标,分别设计出低通滤波器 和高通 滤波器,再级联即得带通滤波器。 低通滤波器的技术指标为: f PH = 3000Hz A max - 1d B G =1 f SH = 4000Hz A min = 20dB 高通滤波器的技术指标为: f pL = 300Hz A max = 1d B G = 1 f si_ - 225Hz A min - 20dB 2. 选用切比雪夫逼近方式计算阶数 (1).低通滤波器阶数 N >ch 4[J(10 0.1Amin -1)/(10 0.1Ami N 1 _ ■ 1 Ch ( f SH / f PH ) (2).高通滤波器阶数 N 2 ch'[ *. (10 0.1Amin -1)/(100.1Amax -1)] Ch^(f pL /f SL ) 3. 求滤波器的传递函数 1) .根据Ni 查表求出归一化低通滤波器传递函数 H LP (S)二 H LP (S)| S S' 2= --- 2冗PH 2) .根据Na 查表求出归一化高通滤波器传递函数 N 2 H_P (S ',去归一化得 H^s ',去归一化得

平行耦合微带带通滤波器设计

研 究 生 课 程 论 文 (2015-2016学年第一学期) 射频电路分析与设计 研究生:

说明 1、课程论文要有题目、作者姓名、摘要、关键词、正文及参考文献。论文题目由研究生结合课程所学内容选定;摘要500字以下,博士生课程论文要求有英文摘要;关键词3~5个;参考文献不少于10篇,并应有一定的外文文献。 2、论文要求自己动手撰写,如发现论文是从网上下载的,或者是抄袭剽窃别人文章的,按作弊处理,本门课程考核成绩计0分。 3、课程论文用A4纸双面打印。字体全部用宋体简体,题目要求用小二号字加粗,标题行要求用小四号字加粗,正文内容要求用小四号字;经学院同意,课程论文可以用英文撰写,字体全部用Times New Roman,题目要求用18号字加粗;标题行要求用14号字加粗,正文内容要求用12号字;行距为2倍行距(方便教师批注);页边距左为3cm、右为2cm、上为 2.5cm、下为2.5cm;其它格式请参照学位论文要求。 4、学位类别按博士、硕士、工程硕士、MBA、MPA等填写。 5、篇幅、内容等由任课教师提出具体要求。

基于ADS设计平行耦合微带线带通滤波器 摘要:介绍了平行耦合微带线带通滤波器设计的基本原理,使用安捷伦公司的ADS电磁仿真软件具体设计了一个通带范围为4.8GHz至5.2GHz的一个带通滤波器。该带通滤波器的通带内的插入损耗低于3dB,相对相速度是真空中电磁波传播速度的60%,2倍的归一化频率处的衰减低于50dB,输入输出阻抗均设置成了50 ,设计达到了给定的指标要求。 关键词:ADS 带通滤波器平行耦合微带线 一、平行耦合微带线带通滤波器的基本原理:

(完整word版)微带线带通滤波器的ADS设计

应用ADS 设计微带线带通滤波器 1、微带带通微带线的基本知识 微波带通滤波器是应用广泛、结构类型繁多的微波滤波器,但适合微带结构的带通滤波器结构就不是那么多了,这是由于微带线本身的局限性,因为微带结构是个平面电路,中心导带必须制作在一个平面基片上,这样所有的具有串联短截线的滤波器都不能用微带结构来实现;其次在微带结构中短路端不易实现和精确控制,因而所有具有短路短截线和谐振器的滤波器也不太适合于微带结构。 微带线带通滤波器的电路结构的主要形式有5种: 1、电容间隙耦合滤波器带宽较窄,在微波低端上显得太长,不够紧凑,在2GHz以 上有辐射损耗。 2、平行耦合微带线带通滤波器 窄带滤波器,有5%到25%的相对带宽,能够精确设计,常为人们所乐用。但其在微波低端显得过长,结构不够紧凑;在频带较宽时耦合间隙较小,实现比较困难。 3、发夹线带通滤波器把耦合微带线谐振器折迭成发夹形式而成。这种滤波器由于容易激起表面波,性能不够理想,故常把它与耦合谐振器混合来用,以防止表面波的直接耦合。这种滤波器的精确设计较难。

4、1/4 波长短路短截线滤波器 5、半波长开路短截线滤波器 下面主要介绍平行耦合微带线带通滤波器的设计,这里只对其整个设计过程和方法进行简单的介绍。 2、平行耦合线微带带通滤波器平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组合而成的,它不要求对地连接,结构简单,易于实现,是一种应用广泛的滤波器。整个电路可以印制在很薄的介质基片上(可以簿到1mm以下),故其横截面尺寸比波导、同轴线结构的小得多;其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟,但采用高介电常数的介质基片,使线上的波长比自由空间小了几倍,同样可以减小;此外,整个微带电路元件共用接地板,只需由导体带条构成电路图形,结构大为紧凑,从而大大减小了体积和重量。 关于平行耦合线微带带通滤波器的设计方法,已有不少资料予以介绍。但是,在设计过程中发现,到目前为止所查阅到的各种文献,还没有一种能够做到准确设计。在经典的工程设计中,为避免繁杂的运算,一般只采用简化公式并查阅图表,这就造成较大的误差。而使用电子计算机进行辅助设计时,则可以力求数学模型精确,而不追求过分的简化。基于实际设计的需要,我对于平行耦合线微带

带通滤波器设计实验报告

电子系统设计实践 报告 实验项目带通功率放大器设计学校宁波大学科技学院 学院理工学院 班级12自动化2班 姓名woniudtk 学号12******** 指导老师李宏 时间2014-12-4

一、设计课题 设计并制作能输出0.5W功率的语音放大电路。该电路由带通滤波器和功率放大器构成。 二、设计要求 (1)电路采用不超过12V单(或双)电源供电; (2)带通滤波器:通带为300Hz~3.4kHz,滤波器阶数不限;增益为20dB; (3)最大输出额定功率不小于0.5W,失真度<10%(示波器观察无明显失真);负载(喇叭)额定阻抗为8?。 (4)功率放大器增益为26dB。 (5)功率放大部分允许采用集成功放电路。 三、电路测试要求 (1)测量滤波器的频率响应特性,给出上、下限截止频率、通带的增益; (2)在示波器观察无明显失真情况下,测量最大输出功率 (3)测量功率放大器的电压增益(负载:8?喇叭;信号频率:1kHz); 四、电路原理与设计制作过程 4.1 电路原理 带通功率放大器的原理图如下图1所示。电路有两部分构成,分别为带通滤波器和功率放大器。 图1 滤波器电路的设计选用LM358双运放设计电路。LM358是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。高输入阻抗使得运放的输入电流比较小,有利于增大放大电路对前级电路的索取信号的能力。在信号的输入的同时会不可避免的掺杂着噪声和温漂而影响信号的放大,因此高共模抑制比、低温漂的作用尤为重要。 带通滤波器的设计是由上限截止频率为3400HZ的低通滤波器和下限截止频率为300HZ 的高通滤波器级联而成,因此,设计该电路由低通滤波器和高通滤波器组合成二阶带通滤波器(巴特沃斯响应)。 功率放大电路运用LM386功放,该功放是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。 4.2电路设计制作 4.2.1带通滤波电路设计 (1)根据设计要求,通带频率为300HZ~2.4KHZ,滤波器阶数不限,增益为 20dB,所以采取二阶高通和二阶低通联级的设计方案,选择低通放大十倍。高通不放大。

滤波器设计流程

滤波器设计流程(TUMIC) 实验要求: 用 =9.6,h=0.5mm的基板设计一个微带耦合线型的带通滤 r 波器,指示如下:中心频率 f=5.5GHz; 实验步骤: 1.计算阶次: 按照教材P109的计算步骤,仍然选用0.1db波纹的切比雪夫低通原型。根据中心频率、相对带宽和要求的阻带衰减条件,我们可得出最后n=4。 2.用TUMIC画出拓扑图: 因为TUMIC里没有对称耦合微带线,所以我们采用不对称耦合微带线 将两个宽度设为相同,即实现对称耦合微带线的作用。如图所示:

在每个耦合微带线的2、4两个端口,我们端接微带开路分支,将微带部分的长度设置为很小,而宽度设置为与端接的耦合微带线相同即可,即此部分微带基本不产生作用。如图: 因为n=4,我们采用5个对称耦合微带线。可知它们是中心对称的,即1和5,2和4为相同的参数。在每两段耦合微带线连接处,因为它们的宽度都不相同,所以我们需要采用一个微带跳线来连接,如图:

注意:有小蓝点的一端为1端口,另一端为2端口。 参数设置如下图: 条件中,要我们设计两端均为50欧姆的微带线。我们用此软件本身带有的公式计算出它的设计值即可。不过要注意一点,我们需在设置好基片参数(见后面)的情况下再进行计算。如图:

最后在两端加上端口,并标注1,2端口。如图: 3.参数设置: ⑴基片设置:即按设计要求里的 和h进行设置。如图: r

⑵变量设置: 上面讲到我们实际上是使用三组耦合微带线,即有三组参数。考虑每个对称耦合微带线都有w(宽度),s(间距),l(长度)三个参数。我们进行设计的目的就是通过计算机优化得到我们需要的这些参数的值,所以在这里,我们要将这些参数设置为变量。如图:

带通滤波器电路及参数的确定.

范道中学七年级数学导学提纲课题:幂的乘方 出卷人:施培新审核人:陈益锋 2012-2-22 姓名 _____ 课前参与 (一)预习内容:课本P43—44 (二)知识整理: 1.探索: (1)(2)是幂2的_____次方,其意义是_____个2的连乘积, 可写成:(2)=2×2=2= 2=2。 (2)(a)是幂a的_____次方,其意义是____个a的连乘积, 可写成:(a)=()×()×()= a= a= a; 由此得:(a)是幂a的______次方,其意义是______个a的连乘积, 可写成:(a)=()=a=a。 2.归纳:幂的乘方的法则:__________________________________________; 即写成公式: (a)=a(m、n为正整数)。 3.尝试练习: (1)(10)= (5)(-5)= (2)(10)= (6)(-5)= (3)(b)= (7 [(n-m)] 5 (4)(b)= (8 a·(a)2+ a·(a)3

4.推广:[(a m )n ]p =____________ (m 、n 、p 为正整数。 5.幂的乘方法则的逆用为___________________________。 (三)思考: 通过预习,你认为本节内容主要研究了什么?你还有什么问题需和大家一起探讨?你有没有新的发现和大家一起分享! 课中参与 例题1、计算:(1)(55)3 (2)(53)5 (3)(3x 5 (4)(35 x 例题2、计算:(1)[(a -b )] (2)[(x -y )] 例题3、计算:(1)-(y 4)3 (2)[(-y )4]3 (3)(-y 4)3 例题4、计算:(1)(a )·a (2)(b )·(b ) (3)a ·(a )-a ·(a )2 拓展:1、(1)[(2)] (2)[(-3)] 2、已知3=2,3y =3,求(1)33x ,3 2y 的值。 (2)求3的值. 3、已知:3=a ,3=b ,用含a 、b 的代数式表示3 。 课后参与 课题:幂的乘方 姓名_____ 一、填空: (1)(7)5=_________; (2)[(-22]3=_________; (3) (a ) =________; (4)(-a 5)3=_________; (5)[(a -2)]=________; (6)[(x -y )]=______;

X波段微带带通滤波器的设计

X波段微带带通滤波器的设计 氧化铝陶瓷基板上薄膜无源元件混合电路过去常用于要求高精度、长期稳定可靠、中等功耗和频率不超过100MHz的应用。提高这些传统性能的极限以满足平面传输线滤波器不断发展和增长的要求,已成为生产流程控制、材料相容性工程以及电磁(EM)设计的精巧之处。X波段微带带通滤波器的薄膜制造工艺综合考虑了上述因素。在高精度微带带通过滤器的设计和制造过程中,需要考虑导体属性、介电性能、尺寸和几何外形。这里采用了平行板电容和谐振腔介电特性技术,对氧化铝的介电常数(Er)和损耗角正切值进行了测量。测量结果显示,氧化铝的批次内电气属性的非均匀性(Er=4~5%)和损耗角正切值(tan=40%)。介电厚度测量显示有明显的不一致性。为适应介质基板的不一致性,需根据其特定的介电特性量身定制导体掩膜原图,以实现最佳滤波器性能。TiW/Au金属化方案的RF薄层电阻率的计算结果显示,TiW 决定导体损耗程度,在10GHz时约为0.089dB/cm。经过*估,钛钨金(TiW/Au)的导体损耗在0.08dB/cm到0.11dB/cm 之间,主要决定于界面TiW附着层。对X波段微带带通滤波器进行了EM仿真、薄膜制造和矢量网络分析仪(VNA)测试。仿真和测试的滤波器特性非常吻合:因数为10.1GHz;S21<1.3dB;电压驻波比(VSWR)为1.1;带宽在1dB、3dB和10dB的时候分别为340MHz、380MHz和800MHz;形状因数为0.054dB/MHz。下文详细介绍X波段微带带通滤波器的设计,重点关注材料与生产考虑因素。滤波器通常用来从复杂波形中筛选/隔离出单个或者多个信号(频率)。此外,它们还能够对称或者非对称地修正信号的幅度和/或相位。随着业界逐渐使用特定频率用于通信,以及射频信号传输需要兼顾普通模拟信号和数字信号,带宽被具有独特特性的信号所占用。这些特殊信号既能以离散频率通道中的单一信号形式存在,也能以占用跳频信号集群包形式出现。频谱被划分为普遍接受的频段外,剩余部分供各级雷达工作频率使用。频段划分随定义机构(国际电信联盟(ITU)、JCS)的不同略有区别。表1是ITU的频段名称及其一般应用。在如此复杂电磁环境中,需要对分配的带宽进行充分的利用,因此出色的射频系统性能主要取决于经过优化的器件性能。其中滤波器是系统的关键组成部分,一般用来从更为复杂的波形中筛选/隔离出一个或多个信号(频率)。此外,滤波器能对称或者非对称地修正信号的幅度和/或相位。在为数众多的滤波器设计中,采用微带几何形状的平面导波传输线结构,最适合采用高精度薄膜制造工艺、无源微波组件制造工艺以及后续的模块组装工艺。设计结构在这种配置中,介质层位于金属化导体之间,顶层是金属化电路导体层,底层是整片的接地层。虽然由于介质层与顶层电路导体层不对称(介质层与导体层只在一侧接触),该结构的电场(E)和磁场(H)将导致近似TEM的电磁横向传播,但是微带几何结构能在宽泛的特性阻抗范围内(15~150Ω)提供良好的功率容量、中等的辐射损耗(适度的串扰)和频散性能。设计目标一般而言,带通滤波器的设计目标是在带通频率上将传输损耗降至最低,并且在期望带宽的上下实现最大抑制。滤波器的性能品质因数(FOM)由S参数、带宽、中心频率、纹波、抑制、群延迟和功率容量定义。根据由这些FOM构成的规范集,可以进行计算密集的EM建模和优化。选择与所需滤波器性能最接近的合适的传输函数(切比雪夫、贝塞尔、椭圆等),并重复运行FOM优化流程。最终的滤波器结构由终端耦合、边缘耦合、交叉的Ω/2长开路谐振器串联而成。通过调节导体谐振器的对称偏移量、间隔、宽度、长度、厚度以及“中间”介质层的Er和厚度,可以得到最佳的FOM。用于生产的材料结构已完成的边缘耦合交叉式滤波器的结构示例。边缘耦合滤波器的插入损耗和回波损耗性能。一旦优化设计完成,就可以生成合适的导体走线图,然后采用常规的薄膜加工进行谐振器所要求的金属化图形沉淀。采用这种方法生产的带通滤波器,其独特之处在于填充的过孔将接地层和顶层的微带导体连接在一起(接地层-信号层-接地层),并采用聚酰亚胺支撑的“空气桥”进行导体互联。介电特性的测量介电常数和损耗角正切属性测量采用了开放式谐振器/HP8510 VNA和平行于基板的两个主平面内轴线的电场,测量范围为18GHz

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