微带低通滤波器的设计

低通滤波器的设计低通滤波器是一种常用的信号处理工具，它可以将高频信号从输入信号中去除，只保留低频信号。

低通滤波器通常由一个滤波器系统和一个滤波器设计方法组成。

滤波器系统可以是传统的模拟滤波器系统，也可以是数字滤波器系统。

在本文中，我们将介绍低通滤波器的设计原理和常用方法。

设计低通滤波器的第一步是选择滤波器系统。

模拟滤波器系统使用电阻、电容和电感元件构建，它可以对连续时间信号进行滤波。

数字滤波器系统使用数字信号处理器（DSP）或者FPGA等数字电路进行滤波，它可以对离散时间信号进行滤波。

选择滤波器系统需要根据具体应用的需求和可获得的资源来确定。

根据滤波器系统的选择，我们可以使用不同的滤波器设计方法。

传统的模拟滤波器设计方法包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

这些方法在滤波器设计过程中，通过选择滤波器的截止频率、阻带衰减和通带波纹等参数来满足指定的滤波器性能要求。

传统滤波器设计方法通常需要使用频率响应和电路仿真工具进行设计和优化。

数字滤波器设计方法可以分为两类：基于窗函数的设计方法和基于优化算法的设计方法。

基于窗函数的设计方法通常是先选择一个窗函数（如矩形窗、汉宁窗等），然后通过窗函数与理想滤波器的卷积来得到滤波器的传递函数。

这种方法简单易用，但是不能满足任意的滤波器性能要求。

基于优化算法的设计方法可以得到更加灵活和精确的滤波器性能，但是设计复杂度也更高。

常用的优化算法包括最小二乘法、逼近理论和遗传算法等。

设计低通滤波器时，需要注意以下几点。

首先，滤波器的截止频率应该根据应用需求来确定。

如果需要滤波的频率范围很宽，可以考虑使用多级低通滤波器级联。

其次，滤波器的阻带衰减和通带波纹决定了滤波器的性能。

阻带衰减是指在截止频率之后，滤波器对高频信号的抑制能力，通带波纹是指在截止频率之前，滤波器对输入信号幅度的波动。

最后，滤波器的实现方式和资源消耗也需要考虑，例如模拟滤波器需要电阻、电容和电感元件，而数字滤波器需要DSP或者FPGA等硬件资源。

实验四 微带短截线低通滤波器的设计4.1 微带短截线低通滤波器设计基础4.1.1分布参数滤波元件的实现1. Richards 变换集总元件构成的滤波器通常工作频率较低，在微波频段，我们常常采用微带结构实现较好的滤波性能。

在设计得到滤波器原型之后，为了实现电路设计从集总参数到分布参数的变换，Richards 提出了一种变换方法，这种变换可以将集总元件变换成传输线段。

如图4.1所示，电感L 可等效为长为λ/8，特性阻抗为L 的短路线；电容C 可等效为长为λ/8，特性阻抗为1/C 的开路线。

图4.1 Richards 变换2. Kuroda 规则采用Richards 变换后，串联元件将变换为串联微带短截线，并联元件将变换为并联短截线。

由于串联微带短截线是不可实现的，所以需要将其转变为其它可实现的形式。

为了方便各种传输线结构之间的相互变换，Kuroda 提出了四个规则，如图4.2所示。

其中，2211/n Z Z =+；U.E.是单位元件，即电长度为λ/8、特性阻抗为UE Z 的传输线。

选用合适的Kuroda 规则，可以将串联短截线变换为容易实现的并联短截线。

图4.2 Kuroda 规则4.1.2 微带短截线低通滤波器设计步骤微带短截线低通滤波器的实现可分为四个步骤： 1. 根据设计要求进行低通滤波器原型设计；2. 采用Richard 变换将低通滤波器原型中的电感和电容转换为等效的λ/8串联和并联传输线；3. 应用Kuroda 规则将串联短截线转换为并联短截线；4. 阻抗和频率定标。

4.1.3 微带短截线低通滤波器设计实例设计一个3阶、0.5dB 等波纹低通滤波器，其截止频率为4GHz ，阻抗是50欧姆。

第一步 根据设计要求，查表得到低通滤波器原型。

111.5963g L == 221.0947g C == 331.5963g L ==第二步应用Richard变换将电感和电容转换为等效的串联和并联短截线。

新型谐波抑制微带低通滤波器的设计摘要—一种新型的谐波抑制微带低通滤波器（LPF）被提出，这种新型滤波器由地面缺陷结构(DGS)，一系列并联阶梯阻抗存根以及在通带中的分流元件组成。

通过两种谐振器的衰减极，结果发现不仅谐波响应被有效抑制，而且阻带中的抑制也很大。

此外，由于两种谐振器有慢波特性，提出的低通滤波器能被紧凑实施。

I. 引言最近，在许多通信系统中，非常需要一个谐波抑制低通滤波器（LPF）来消除由功率放大器、混频器和振荡器引起的杂散响应。

为此，一个集总元件如晶片电容器[1]或电阻片[2]已经被包含在在分布式线电路中，以便打破其周期与频率。

另一种方法是采用定期带隙（PBG）的结构[3]或地面缺陷结构（DGS）[4]。

特别是，由于DGS有一个简单的等效电路模型，并产生了一个具有宽阻带低通特性，许多研究活动已经完成为了以便将它应用到低通滤波器的设计[4]- [7]。

然而，他们大多并没有关注谐波的抑制，或者他们的设计程序太依赖全波电磁（EM）的优化，以至于很难适用传统的低通滤波器的设计方法。

本文中，提出了一种新型的谐波抑制微带低通滤波器以及其设计程序。

传统的哑铃型DGS和阶梯并联阻抗存根（SISS）是分别作为低通滤波器串联和并联分子使用。

据悉，他们有简单的双彼此等效电路并且他们都提供低通滤波器的阻带衰减极点。

通过适当的调整器共振频率，不影响原来正常的低通特性，提出的结构被证明是能够有效抑制谐波响应并提供深且宽的阻带。

由于两种谐振器的慢波影响，提出的低通滤波器比传统的物理长度较短，但对于紧凑的设计，这是很有帮助的。

II.程序设计如图1所示，一个单位的分散型发电和单位SISS的等效电路分别被一个串联并联左旋C和一个并联连接系列L- C的谐振器所呈现[4], [8]。

注意到，单位SISS通过将两个长方形贴片电容分成较小的两个之后由两个相同的臂组成。

在此图中，一个DGS单位的平行L-C谐振器就像一个简单的串联电感，并且在低频区域一个SISS的串联L - C谐振器就像是一个简单的并联电容，因此，他们可以被当做低通滤波器的一个元器件来使用。

微带低通滤波器的设计一、题目低通滤波器的设计技术参数：f < 900MHz；通带插入损耗；带外100MHz损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm。

仿真软件：HFSS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 < 900MHz；通带插入损耗；带外100MHz损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm 。

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，Ώs = fs/fc = 1.82，Ώs -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=50Ώ，则有C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*9*10^8*50) = 4.7372 pF，C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*9*10^8*50) = 7.6606 pF，L2 = L4 = Z0*g2/(2*pi*f0) = 50*1.3370/(2*3.1416*9*10^8) = 11.8277 nH。

（3）计算微带低通滤波器的实际尺寸：设低阻抗（电容）为Z0l = 15Ώ。

经过计算可得W/d = 12.3656，ε e = 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)*4.7372*10^-12 = 13.6370mm，l3 = Z0l*Vpl*C3 =15*3*10^11/sqrt(2.4437)*7.6606*10^-12= 22.0526mm，带内波长λ = Vpl/f =3*10^11/(sqrt(2.4437)9*10^8) = 213.23780mm，λ/8 = 26.654725mm，可知各段均小于λ/8，符合要求。

基于微带线的微波低通滤波器设计【摘要】我们利用微波滤波器只让频率正确的的信号通过阻碍频率不同的信号的特性来区分信号。

滤波器的性能对微波电路系统的性能指标有很大的影响，因此设计微波电路系统时设计出具有高性能的滤波器很重要。

微带电路在微波电路系统应用广泛路。

具有个体，质量轻、频带分布宽等特点，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而别的滤波器可以通过低通滤波器为原型转化过来。

其中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。

因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器关键词: 微带线; 滤波器; ADS软件; 向导工具目录前言 (1)1滤波器 (2)1.1 微带滤波器简介 (2)1.2微带滤波器的主要参数 (2)2微波低通滤波器设计 (3)2.1设计要求 (3)2.2滤波器向导工具仿真 (3)2.3集总参数滤波器转换为微带滤波器 (7)2.3.1Richards变换原理 (7)2.3.2Kuroda恒等式变换 (8)2.3.3仿真实现 (9)2.3.4 kuroda等效后仿真 (12)参考文献 (14)总结 (15)前言微带线滤波器具有重量轻、体积小、易于集成等特点, 广泛应用于各种射频通信电路中。

滤波器体积的减小, 使得单位面积中的结构更加紧凑, 内部耦合情况更加复杂。

传统的设计方法是通过经验公式、查阅图表来求得相关设计参数,其过程复杂繁琐。

由于难以对所有的耦合情况都进行准确分析, 因此使得所设计的电路性能指标不理想。

近年来, 随着射频电路辅助设计软件的不断发展, 利用仿真软件进行微带线滤波器的设计, 可以绕开复杂的理论计算和推导。

ADS是安捷伦公司设计开发的一款EDA 软件,它可以模拟整个信号通路, 完成包括从原理图到板图、系统的各级仿真, 当任何一级仿真结果不理想时, 都可以回到原理图中重新进行优化设计、仿真, 直到仿真结果满意为止, 保证了实际电路与仿真电路的一致性。

微带低通滤波器的设计朱晶晶摘要：本文通过对国内外文献的查看和整理，对课题的研究意义及滤波器目前的发展现状做了阐述，然后介绍了微带线的基本理论,以及滤波器的基本结构，归纳了微带滤波器的作用和特点。

之后对一个七阶微带低通滤波器进行了详细的研究，最后利用三维电磁场仿真软件ANSYS HFSS 进行仿真验证，经过反复调试，结果显示满足预期的性能指标。

关键字：微带线；低通滤波器；HFSSAbstract:View and finishing this article through to the domestic and foreign literature, the research significance and the filter to the current development status of, and then introduces the basic theory of microstrip line, and the basic structure of the filter, summarizes the function and characteristics of microstrip filter.After a seven step microstrip low-pass filter has carried on the detailed research, the use of 3 d electromagnetic field simulation software ANSYS HFSS simulation verification, after repeated testing, the results show that meet the expected performance index.Key word: microstrip line; low-pass filter; HFSS1.引言随着无线通信技术的快速发展，微波滤波器已经被广泛应用于各种通信系统，如卫星通信、微波中继通信、军事电子对抗、毫米波通信、以及微波导航等多种领域，并对微波滤波器的要求也越来越高。

近代微波技术课程报告姓名王翩学号M*********院系电子信息工程专业电磁场与微波技术类别硕士指导老师马洪考试日期2011年7月8日微带线低通滤波器设计设计参数要求设计特征阻抗为50Ω的低通滤波器，其截止频率为f 1=2.5GHz(3dB 衰减)，在f 2=5GHz 处要求衰减大于30dB ，要求有详细设计步骤，并且用分布参数元件实现。

滤波器选型选择巴特沃兹型滤波器，其衰减特性表示为221()10lg[1(/)]n A f f f ε=+其中n 为滤波器阶数，这里取1ε=。

2()30A f ≥代入上式解的n ≥4.98，取n=5，即选取5阶巴特沃兹滤波器。

5阶归一化巴特沃兹低通滤波器（截止频率1/(2)πHz ，特征阻抗1Ω）有如下两种实现方式。

第一种是第一个元件是串联电感，第二种是第一个元件是并联电容，以下简称电感型和电容型。

图1 第一个元件是串联电感的5阶归一化巴特沃兹LPF图2 第一个元件是并联电容的5阶归一化巴特沃兹LPF使用集总参数实现巴特沃兹型LPF设待求滤波器截止频率(1f )与基准滤波器截止频率(0f )的比值为M ，则有1010 2.5 1.57101/(2)f GHz M f Hzπ===⨯ 设计截止频率为1f 的滤波器，要经过频率变换，将基准滤波器中各元件值除以M 。

滤波器特征阻抗变换是通过先求出带设计滤波器阻抗与基准滤波器特征阻抗的比值K ，再用K 去乘基准滤波器中的所有电感元件值和用这个K 去除基准滤波器中所有电容元件值来实现的。

公式如下：50501K ===待设计滤波器的特征阻抗基准滤波器的特征阻抗通过上述两步变换可以得到实际的元件值计算公式：K/M NEW OLD L L =⨯ C /()NEW OLD C KM =下面以以上公式推导出待求滤波器各元件取值。

表一：电感型滤波器各元件值H1 C1 H2 C2 H3 基准滤波器 0.61803H1.61803F2H1.61803F0.61803H待求滤波器1.96723nH2.06013pF 6.36618nH 2.06013pF 1.96723nH表二：电容型滤波器各元件值C1 H1 C2 H2 C3 基准滤波器 0.61803F 1.61803H 2F 1.61803H 0.61803F 待求滤波器0.78690 pF5.15035nH2.54648 pF5.15035nH0.78690 pF图3 电感型5阶巴特沃兹LPFm1m2freq, GHzd B (S (2,1))m1freq=dB(S(2,1))=-3.0102.500GHz freq=dB(S(2,1))=-30.1075.000GHz图4(a) 电感型衰减特性曲线频率(GHz)幅值(d B )图4(b) Matlab 编程得到的衰减特性12345678910-400-300-200-100-500freq, GHzp h图4(c) ADS 仿真相频特性-450-400-350-300-250-200-150-100-50频率(GHz)相位(度)图4(d) Matlab得到的相频特性图5 电容型5阶巴特沃兹LPFfreq, GHzdB(S(2,1))m1m2m1freq=dB(S(2,1))=-3.0102.500GHzm2freq=dB(S(2,1))=-30.1075.000GHz图6(a) 电容型衰减特性曲线频率(GHz)幅值(d B )图6(b) Matlab 编程得到的衰减特性曲线12345678910-400-300-200-100-500freq, GHzp h图6(c) ADS 仿真电容型LPF 相频特性频率(GHz)相位(度)图6(d) Matlab 得到的电容型LPF 相频特性通过图4和图6使用ADS 软件和Matlab 仿真结果可以看出，在2.5GHz 处衰减为3dB ，在5GHz 处衰减大于30dB ，而且通过相频特性曲线可以看出两种LPF 都具有很好的线性相频特性曲线。

微带低通滤波器的仿真设计陕西理工学院毕业设计微带低通滤波器的仿真设计王艳磊(陕西理工学院电信工程系电子信息工程专业 2007级5班陕西汉中723000)指导教师:贾建科[摘要] 在实际的应用中～射频信号的频率范围非常广～通常所用的有用信号只是在很小的频段内～因此需要通过滤波器来实现。

滤波器是用来选择性地通过或抑制某一频段信号的装置。

在高频是滤波器通常由分布参数元件构成～因为其成本低且有较高的可重复性～而绝大部分分布参数滤波器都是用微带线设计的～通过在电路板上构成电路回路来实现滤波特性。

本文简要介绍了采用高低阻抗微带线实现分布参数低通滤波器的方法～并且着重通过一个具体设计实例给出微带滤波器的整个设计过程和AWR 仿真结果。

[关键词] 微带低通滤波器 AWR 仿真Design and Simulation of Microstrip Low-pass FilterWang Yan lei(Grade 07,Class 5,Major electronics and information engineering ，Electronics and informationengineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi)Tutor: Jia Jian Ke[Abstract]: In practical projects, the range of frequency is very wide. Useful signal is usually used only in a narrow band, so it needs filters. Filter is a device which is used to select frequency required. At high frequency, the filter is normallycomposed of distributed parameter components because of low cost and high repeatability. Most distributed parameter filters are designed by the microstrip line and achieve performance by constituting loop on the circuit board. This article briefly describes the method of achieving low-pass filter of distribution parameters with Stepped-Impedance, L-C Ladder Type Low-pass Filters and mainly gives the entire design process and the AWR simulation results based on a specific example.[Key words]: Microstrip Low-pass Filter AWR simulation陕西理工学院毕业设计目录第一章引言 (1)1.1研究的意义 (1)1.2滤波器的发展史 (1)国内外的研究动态 ........................................... 2 1.31.4 本设计主要完成的任务 (4)第二章微波滤波器及微带电路的基本理论 ......................... 5 2.1 微波网络 ................................................... 5 2.1.1 二端口网络 ............................................... 5 2.2 滤波器的传输函数 ........................................... 6 2.2.1 Butterworth响应 (7)Chebyshev2.2.2 响应 (7)Elliptical2.2.3 Function响应 ......................................8 2.3微波滤波器的参数 (9)2.4微带线的基本理论 ............................................ 9 第三章归一化原型滤波器设计 ................................. 12 3.1归一化低通原型滤波器 ....................................... 12 3.2切比雪夫低通原型 ........................................... 13 第四章微带低通滤波器的设计与仿真............................ 15 4.1 理论计算各元件的真实值 .................................... 15 4.2 理论计算微带低通滤波器的实际尺寸 .......................... 15 4.3 AWR软件的介绍 ............................................. 16 4.4仿真与实验结果 ............................................. 16 小结 ........................................................ 21 致谢 ........................................................ 22 [参考文献] (REFERENCES) . (23)陕西理工学院毕业设计附录(A)英文文献 (24)附录(B)英文文献的中文翻译 (30)陕西理工学院毕业设计第一章引言1.1研究的意义无线通信业务的迅猛发展，在给人们的沟通和生活带来方便的同时，无线通信系统也对无线电频谱资源的需求不断增加，使得目前适宜于无线通信的频谱资源变得越来越紧张。

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。

微带滤波器的设计微带滤波器（microstrip filter）是一种常用的电子滤波器，它具有结构简单、制作成本低、易于集成等优点，因此在无线通信、雷达系统、微波封装等领域得到广泛应用。

本文将介绍微带滤波器的设计流程和关键要点。

首先，微带滤波器的设计流程可以分为以下几个步骤：确定滤波器参数、选择滤波器类型、确定滤波器阶数、计算微带线宽度和长度、构造网络模型、优化设计。

第一步是确定滤波器的参数，包括中心频率、带宽、阻带衰减等。

这些参数直接影响着滤波器的性能和应用场景，因此需要根据具体需求进行合理设定。

第二步是选择滤波器类型，常见的微带滤波器类型有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

选择合适的滤波器类型可以更好地满足设计要求。

第三步是确定滤波器的阶数，阶数决定了滤波器的斜率和阻带衰减。

一般情况下，阶数越高，滤波器性能越好，但同时也会增加设计的复杂度。

第四步是计算微带线的尺寸，包括宽度和长度。

微带线的尺寸直接影响滤波器的中心频率和带宽，因此需要进行合理的计算和调整。

第五步是构造滤波器的网络模型，可以使用传统的电路模型或者仿真软件进行建模。

在模型中，需要将微带线和谐振器等元件进行合理的连接和布局。

最后一步是优化设计，通过调整微带线的长度、加入补偿电容电感器等措施，来达到更好的滤波器性能。

优化设计可以使用仿真软件进行参数调整和优化。

除了以上的设计流程，还有一些关键要点需要注意。

首先是微带线的制作工艺，微带线需要精确的制作技术，以确保滤波器的性能和稳定性。

其次是对滤波器的测试和调整，通过实验和测量，可以得到实际滤波器的性能参数，从而进行必要的调整和改进。

最后是设计的可行性和可靠性，滤波器设计需要符合实际应用需求，并且具备足够的抗干扰能力和稳定性。

总的来说，微带滤波器的设计是一项复杂而又重要的任务。

通过合理的设计流程和关键要点的注意，可以得到性能优良的微带滤波器，用于满足不同领域的需求。

ADS微带低通滤波器-图文微带低通滤波器ADS仿真实验3100403028刘骥通信101一．实验目的1.了解微带低通滤波器的设计方法及原理2.熟悉ADS2022软件二．具体指标1.具有最平坦响应2.截止频率c2.5GHz3.在4GHz处的插入损耗必须大于20dB4.阻抗为50，采用6阶巴特沃兹低通原型，最高实际线阻抗为120，最低实际阻抗为20，采用的基片参数为d1.58mm,r4.2,tan0.02，铜导体的厚度为t0.035mm三．滤波器设计步骤1.根据设计要求确定低通原型元器件值2.采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线段代替串联电感和并联电容。

所需微带线的电长度l，以及实际微带线宽w和线长l可由ADS软件中的lineCalc工具计算得到3.根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算计算如下：|w4|110.6wwc2.5，由下图1.1看出，对于n=6的曲线，当(||1)0.6wc时，LA<20dB,故最大平坦滤波器级数n=6。

图1.1最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线根据表1.2列出低通原型值：g10.5176,g21.4142,g30.9318,g40.9318,g51.4142,g60.5176。

表1.2巴特沃兹滤波器低通原型元器件值四．滤波器原理图设计1.建工程,画微带线原理图画好的原理图如图2.电路参数的设置添加器件MSUB，双击MSUB，添加参数如图打开tool->LineCalc->StartLineCalc,计算各个微带先的长（l）和宽（w），在ubtrateparameter窗口设置介质的参数，参数值根据前面MSUB控件填写。

在electrical填入Z0(微带线特性阻抗),E_Eff(微带线电长度)，然后单机Syntheize栏中的箭头，物理尺寸参数设置栏会显示得到的微带线线长和线宽（注意：在Syntheize前要把Phyical中的W和L的单位设置为mm），其中各支节的Z0（即图Zi）和E_Eff(即图βli度)参考值如下图1.7图1.7值，如图1.8图1.8接着添加S-PARAMETERS,START=0GHz，Stop=5GHz,Step=0.01GHz。

EDA实验报告学院：电子工程学院专业：电子与通信工程班级： 158班学生姓名：**学生学号：**********实验3 微带低通滤波器一、 设计要求设计一个切比雪夫式微带低通滤波器，技术指标为：截止频率 2.2c f GHZ =，在通带内最大波纹0.2Ar L dB =，11S 小于-16dB ；在阻带频率4s f GHZ =处，阻带衰减As L 不小于30dB 。

输入，输出端特性阻抗050Z =Ω。

用微带线结构实现，基片厚度H=800um ，T=10um ，相对介电常数9.0r ε=；高阻抗线特性阻抗0106h Z =Ω，高阻抗线010l Z =Ω。

设计一种低通滤波器电路，先用集总参数元件实现，进行仿真，然后进行调节，得到目标测量值。

然后再通过换算，用微带线电路来实现，同样还需要经过调节，得到目标测量值。

指标要求为： 2.2f GHZ <时，1116S dB <-，210.2S dB >-；4f GHZ >时，2130S dB <-。

测量参数：在频率1~5GHZ 的条件下11S 和21S 的值。

二、 实验仪器硬件：PC 机软件：Microwave Office 软件三、 设计步骤1. 原型滤波器设计设计一个原型滤波器，设置的的频率为1~5GHZ ，电路图如下；对原型滤波器进行仿真，可以得到其如下图的测量结果：原型滤波器的仿真结果然后设置优化目标： 2.2f GHZ <时，1116S dB <-，210.2S dB >-；4f GHZ >时，2130S dB <-。

设置优化参数，选取所有变量，执行优化。

优化完成后，优化后的参数如下表：2. 滤波器物理尺寸计算（微带线结构） （1）高阻抗线先计算高阻抗线的宽度。

利用AWR 软件自带的TXLine 。

已知条件：9.0r ε=，0 1.1f GHZ =，H=800um ，T=10um ，阻抗0106h Z =Ω，计算得W ，re ε；再计算高阻抗线的长度：9141200010106L L ph h L L l l Z υ-⨯===（2）低阻抗线先计算低阻抗线的宽度。

低通滤波器的设计低通滤波器是一种常用的信号处理器件，其作用是通过滤除高频信号成分，仅保留低频信号成分。

低通滤波器被广泛应用于音频处理、通信系统、图像处理等领域。

本文将详细介绍低通滤波器的设计原理、常见类型和设计方法。

一、设计原理：低通滤波器的设计原理基于频率响应的概念。

频率响应是描述滤波器在不同频率上的输出响应的函数。

在低通滤波器中，我们希望将高频信号抑制掉，只保留低频信号。

频率响应可以通过滤波器的幅频特性来表示，即滤波器的输出信号幅度对不同频率信号的响应。

二、常见类型：1.RC低通滤波器：RC低通滤波器是一种基本的被动滤波器。

它由一个电阻和一个电容构成，具有简单的电路结构和较低的成本。

RC低通滤波器的主要特点是随着频率的增加，输出信号幅度逐渐减小。

2.LC低通滤波器：LC低通滤波器是由L（电感）和C（电容）两个元件组成的被动滤波器。

它具有较高的品质因数和较低的阻抗。

LC低通滤波器可以用于更高频率范围的信号处理，并具有较好的抑制高频噪声和干扰的能力。

3. Butterworth 低通滤波器：Butterworth 低通滤波器是一种常用的模拟滤波器，其特点是在通带中幅值基本保持不变，而在截止频率附近有较平坦的过渡带和陡峭的阻带边缘。

Butterworth 低通滤波器的频率响应可以通过林肯图、巴特沃斯图等图形来表示。

三、设计方法：设计一个低通滤波器需要确定以下几个参数：截止频率、滤波器类型、阶数和电路元件选择。

1.确定截止频率：截止频率是指滤波器开始起作用且对信号进行衰减的频率。

根据应用需求和信号频谱，选择一个适当的截止频率。

2. 选择滤波器类型：根据应用需求和技术要求，选择合适的滤波器类型，如RC滤波器、LC滤波器、Butterworth滤波器等。

3.确定阶数：滤波器的阶数是指滤波器的输出与输入之间的数量关系。

阶数越高，滤波器的带宽越窄。

根据应用需求和系统性能要求，确定一个适当的阶数。

4.选择电路元件：根据设计参数和理论计算，选择合适的电阻、电容、电感等元件。

实验四：6.3阶梯阻抗微带低通滤波器设计
一、设计要求
设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，技术指标:截止频率f=2.2 GHz，通带内最大波纹L AR =0.2 dB，S11小于-16 dB;在阻带频率fs=4GHz处，阻带衰减L AS不小于30 dB。

输入、输出端特性阻抗Z0=50Ω。

采用微带线阶梯阻抗结构实现，高阻抗线特性阻抗Z0h=106Ω，低阻抗线特性阻抗Z01=10Ω。

微带基板参数εr =9.0，H=800 um，T=10 um。

要求:确定阶梯阻抗微带低通滤波器的结构尺寸，分析滤波器性能，进行适当调节、优化，使其满足指标要求。

记录滤波器的最终优化结果，总结设计和调节的经验。

二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、低通原型滤波器设计
2、得到原型滤波器参数
3、阶梯阻抗微带滤波器初值计算
4、阶梯阻抗微带滤波器仿真及优化
四、数据记录及分析
1、低通原型滤波器设计
低通原型滤波器电路图（未优化）如下：
2、优化得到原型滤波器参数
不知道为什么试了很多次，都只能完成两个指标的优化，所以就取了如下优化参数：
3、阶梯阻抗微带滤波器初值计算
参数W/um εre l L1、l L2/um lc1、lc3/um Lc2/um 高阻抗线92.42 5.376 5808.96 \ \
低阻抗线8429.86 7.83 \ 1930.79 3293.3
4、阶梯阻抗微带滤波器仿真及优化
最终优化后的微带电路原理图，布线图和测量图：
最终，这个实验花了很长时间，效果还是没有达到优化的结果，试验了很多次，原因也没有找到决定因素。

惭愧，哎！。

微带低通滤波器仿真设计摘要：微带低通滤波器作为微波器件中的关键器件，在微波通信中起着重要的作用。

本文基于微带线的基本理论，设计了一款具有高截止频率、小尺寸的切比雪夫型阶跃阻抗微带低通滤波器，并通过软件仿真，验证了该低通滤波器的可实用性。

关键词：微带线，低通滤波器，阶跃阻抗，扇形引言：随着无线通信的飞速发展，对微波器件的要求也越来越高，小型化、高频率是微波器件的重要发展方向。

而微波滤波器作为微波器件中的关键器件，已经被广泛用于各种通信领域中，如微波中继通信、毫米波通信、微波导航等多种通信领域，因此也一直备受关注。

滤波器一般为二端口网络，具有划分信道和筛选信号的功能，它的性能好坏将直接影响着整个电路系统。

为适应无线通信的发展要求，滤波器也在朝着小型化和高频率方向发展。

而微带线滤波器具有频率高和体积小等优势，因此被广泛使用。

本文基于微带线的基本理论，采用带外抑制较高的切比雪夫滤波器模型，设计了一款截止频率为=12GHz、二次谐波=24GHz处带外抑制大于-50dB的高频率、小体积的阶跃阻抗微带低通滤波器。

一、微带线的基本理论微带线由于工工艺简单，且容易与其他微波器件集成，是一种应用最广泛的平面型传输线。

其几何结构如图1所示[1]，由宽度为、厚度为的金属导体印制在厚度为、介电常数为的接地介质基片上组成。

微带线的电特性参数主要为特性阻抗、工作频率和电长度等，在介质基片参数确定的条件下，这些电参数与金属导体的宽度和厚度严格相关。

图1 微带线结构图基于微带线的微带滤波器，其主要参数有带宽、通带插损、带外抑制和带内驻波等。

其中带宽为信号所占据的频带宽度，通带衰减为滤波器的引入对电路中信号带来的衰减，带外抑制为通带外某频点的衰减，带内驻波为输入端口与输出端口与外加阻抗匹配的程度。

本文主要关注其中的带宽、通带衰减和带外抑制几个参数。

二、微带低通滤波器设计与分析1、设计指标1）具有高带外抑制,在二次谐波=24GHz处的衰减大于-40dB；2）截止频率=12GHz；3）通带衰减小于等于0.5dB；4）阻抗为50Ω。

微波低通滤波器一、设计要求设计一个切比雪夫低通滤波器，技术指标为：截止频率fc=2.2GHz,在通带内最大波纹LAr=0.2dB，S11小于-16dB；在阻带频率fs=4GHz 处，阻带衰减LAs不小于30dB。

输入、输出端特性阻抗Z0=50Ω。

方法：用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数εr=9.0；高阻抗线特性阻抗Z0h=106Ω，低阻抗线Z0l=10Ω。

测量参数：计算滤波器的结构尺寸，测量滤波器性能，进行适当调节、优化，使之达到设计指标要求。

二、实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office软件三、设计步骤1、原型滤波器设计在工程浏览页展开Wizards节点，运行iFilter Filter Wizard（智能滤波器向导）模块，设置完各项后，工程自动生成名为iFilter的原理图，以及测量图、默认优化目标。

2、微波器物理尺寸计算微带线结构：（1）高阻抗线先计算高阻抗线的宽度。

再计算高阻抗线的长度：um L L v Z l l ph h L L ε1010re149021*3*106*00-=== =5644.59um （2）低阻抗线先计算低阻抗线的宽度。

再计算低阻抗线的长度：um Ca Ca v Z l pl c c 10ε10l 12re140131***3*10-===um Cb Cb v Z pl 10ε10l 12re1401c2***3*10-==3、完成电路，测量各特性指标在已有的工程中创建一个新原理图，用于绘制实际物理结构的微波低通滤波器。

4、创建的电路图和测量图如下：原型滤波器的电路图：CAPQ ID=C1C=Ca pF Q=Q_v1FQ=FQ_v1 GHz ALPH=0INDQ ID=L1L=L0 nH Q=Q_v2FQ=FQ_v1 GHz ALPH=0CAPQ ID=C2C=Cb pF Q=Q_v1FQ=FQ_v1 GHz ALPH=0INDQ ID=L2L=L0 nH Q=Q_v2FQ=FQ_v1 GHz ALPH=0CAPQ ID=C3C=Ca pF Q=Q_v1FQ=FQ_v1 GHz ALPH=0PORT P=1Z=50 OhmPORT P=2Z=50 OhmCa=1.90881870946396Cb=3.27268982828592Q_v1=1000FQ_v1=0.1Q_v2=100L0=4.62450776902296Lumped Element Filter Lumped LPFChebyshev (0.2dB ripple)Degree= 5Fp= 2200 MHz原型滤波器的测量图：12345Frequency (GHz)iFilter IL RL-80-60-40-20I n s e r t i o n L o s s-40-30-20-100R e t u r n L o s sDB(|S(2,1)|) (L)iFilterDB(|S(1,1)|) (R)iFilter微带结构滤波器电路图：MLIN ID=TL1W=wl um L=1967 um MSUB Er=9H=800 um T=10 um Rho=1Tand=0ErNom=9Name=SUB1MLIN ID=TL2W=wh um L=5611 um MLIN ID=TL3W=wl um L=3305 um MLIN ID=TL4W=wh um L=5599 um MLIN ID=TL5W=wl um L=2036 umPORT P=1Z=50 OhmPORT P=2Z=50 Ohmwl=8430wh=92.47微带结构滤波器测量图：12345Frequency (GHz)Graph 2-80-60-40-20DB(|S(1,1)|)Schematic 1DB(|S(2,1)|)Schematic 1四、实验数据记录表一 原型滤波器参数元件ID C1（pF ） C2（pF ） C3（pF ） L1（nH ） L2（nH ） 元件变量 Ca Cb Ca L0 L0 优化值 1.909 3.273 1.909 4.625 4.625表二 微带线结构 参数 W （um ） εre lL1、lL2(um) lC1、lC3(um) lC2(um) 高阻抗线 92.4727 5.37762 5644.5857 低阻抗线 8430.13 7.83116 2046.511 3508.764软件仿真的所有结果：滤波器二维布线图：滤波器三维布线图：微带线电路优化后的尺寸：L1=1967um L2=5611um L3=3305um L4=5599um L5=2036um五、结果分析仿真结果为：L1=1967um、L2=5611um、L3=3305um、L4=5599um、L5=2036um 。