实验四微带线带通滤波器设计

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。

二、微帶線帶通濾波器工作原理
如圖１(a)(b)所示的步階阻抗諧振
器，分別為 λ g / 、4 λ g / 2的步
階阻抗諧振器，
θ
、
1
θ
表示電氣
2
長度， Z1 、 Z2 表示傳輸線的特性
阻抗，而步階阻抗諧振器阻抗比定義
為
Rz
≡
Z1
+
Z
Hale Waihona Puke ，長度比定義21為 u ≡ θ 2 / (θ 1 + θ 2 。) 當微帶線
8. P. A. Rizzi, Microwave Engineerung Passive Circuit,1988.
9. R. W. Rhea,HF Filter Design & Computer Simulation, 1994.
10. D. M. Pozar., Microwave Engineering wiley-interscience,2004.
想的集總元件，所以常以分散式元件 替代，而比較常見的諧振器主要有下 列幾種：patch 諧振器、四分之一波長 短路微帶線諧振器及二分之一波長開 路微帶線諧振器，其中二分之一波長 開路微帶線諧振器由於不需要穿孔、 製作容易，因此最常被應用在平面的 微帶線濾波器上[2]。
本文以模擬方式模擬微帶線帶通 濾波器，並再以 FR4 機板的參數以模 擬方式證明微帶線可以應用在被動元 件上，並且可有效的縮小化，且可使 用於高頻上，而在以實作與模擬比較 兩者結果的差別。
表 1 FR4 實作與模擬比較
中心頻率 頻寬
插入損耗 反射損耗
模擬結果 2.41GHZ 220MHZ -2.23dB -38.76dB
實作結果 2.49GHZ 140MHZ -4.84dB -12.08dB

微带带通滤波器设计姓名: 杨凯学号:********** 姓名: 黄子宸学号:********** 姓名: 钱铖学号:********** ****: ***2014年5月目录摘要................................................................................................. - 1 - Abstract............................................................................................... - 1 - 第1 章引言 ...................................................................................... - 3 - §1.1 课题背景和意义 .................................................................. - 3 - §1.2 微带滤波器国内外研究情况............................................... - 5 - §1.3 滤波器的分类...................................................................... - 7 - §1.4 HFSS及ADS 介绍 .............................................................. - 8 - 第2章带通滤波器设计理论............................................................ - 9 - §2.1 带通滤波器的参数 .............................................................. - 9 - §2.2 带通滤波器的设计原型 .................................................... - 10 - §2.3 原型滤波器的元件值的归一化及其计算 ......................... - 12 - 第3章微带带通滤波器的设计与优化 .......................................... - 13 - §3.1 微带线和奇模、偶模特征阻抗......................................... - 13 - §3.2 S 参数 ............................................................................. - 16 - §3.3 设计指标及流程图 ............................................................ - 19 - §3.4 原理图设计........................................................................ - 19 -3.4.1 低通滤波器原型的参数的计算.................................. - 21 -3.4.2 奇模和偶模特性阻抗的计算...................................... - 22 -3.4.3 微带线尺寸的计算 ..................................................... - 23 -3.4.4 HFSS原理图绘制与仿真............................................ - 24 -3.4.5 ADS原理图绘制与仿真.............................................. - 25 -§3.5 微带带通滤波器的优化 .................................................... - 27 -3.5.1 对HFSS结果的优化 .................................................. - 27 -3.5.2 对ADS结果的优化.................................................... - 28 - 结束语............................................................................................... - 30 - 致谢............................................................................................... - 31 - 参考文献 ........................................................................................... - 32 -摘要本文首先介绍了微波滤波器的应用和当前的研究情况。

实验四：基于ADS软件的平行耦合微带线带通滤波器的设计与仿真一、实验原理滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件，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，微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，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。

平行耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中是被广为应用的带通滤波器。

1、滤波器的介绍滤波波器可以分为四种：低通滤波器和高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

射频滤波器又可以分为以下波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。

滤波的性能指标：频率围：滤波器通过或截断信号的频率界限通带衰减：滤波器残存的反射以及滤波器元件的损耗引起阻带衰减：取通带外与截止频率为一定比值的某频率的衰减值寄生通带：有分布参数的频率周期性引起，在通带外又产生新的通带2、平行耦合微带线滤波器的理论当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，平行耦合微带传输线由两个无屏蔽的平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。

平行耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之一波长耦合线段构成，她是一种常用的分布参数带通滤波器。

当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。

根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为小段串联电感和小段并联电容。

每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。

单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。

如果将多个单元级联，级联后的网络可以具有良好的滤波特性。

二、耦合微带线滤波器的设计的流程1、确定滤波器指标2、计算查表确定滤波器级数N3、确定标准滤波器参数4、计算传输线奇偶模特性阻抗5、计算微带线尺寸6、仿真7、优化再仿真得到波形图设计参数要求：（1）中心频率：2.4GHz；（2）相对带宽：9%；（3）带波纹：<0.5dB；（4）在频率1.9GHz和2.9GHz处，衰减>20dB；（5）输入输出阻抗：50Ω。

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。

微带线滤波器设计实验报告
班级：1402061班
学号：14020610004
姓名：戴济安
一、设计方法
采用平行耦合滤波器结构模型。

耦合微带线结构由两根平行放置、彼此靠得很近的微带线构成。

这种几何结构包括介质层和微带线,介质层厚度为h,相对介电常数为Er,平行耦合带通滤波器的结构图如图1。

微带线的奇模、偶模通过公共接地板产生耦合效应,这种耦合效应导致了奇模特性阻抗和偶模特性阻抗,构成分布参数元件,级联这些耦合微带线元件可得到带通滤波器的特性。

二、原理公式
各个参数的计算公式为：
三、设计指标
Ɛ
r =2.2 f
=2Ghz
L=1.0mm BW=5%~20% RL>10dB IL<1dB
四、优化参数与效果图
参数原图：
五、课程总结
这门课程的学习让我掌握了很多实际工程上的具体应用，对微波射频电路有一个感性的认识，并且理解了场和路之间的转化等效思想，在
之前学习的微波和射频电路课程的基础之上，我又知道了很多具体的器件及其应用，从书本的枯燥知识走入到实际的生产生活中来，对本专业要研究和解决的问题以及这个行业的情况更加了解。

微带线滤波器的设计是从网络上和书本上找了很多资料，并且通过HFSS软件仿真，因为是第一次做，所以整个过程困难重重，软件也是全英文操作很不容易上手，自己的电脑配置不够好，每一步都进行得很慢，最后终于做出了符合设计指标的滤波器。

所谓知易行难，看懂了原理到真的取设计、制作、调整好之间有着很大的差距，我们学习知识的目的是要解决实际生产中的问题，不能局限于书本，还要到实践当中，才能有更大的提高。

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。

微带线带通滤波器的设计作者：张哲丰来源：《中国科技博览》2013年第16期[摘要]随着商用无线通信的迅猛发展，微波电路越来越得到重视和发展。

而微波带通滤波器作为微波器件的一种也得到了大力的发展，尤其是在接收机前端，带通滤波器性能的优劣直接影响到整个接收机性能的好坏，本文就滤波器的工作原理及一些相关理论做了简要概述，并提出微带线带通滤波器的设计细则。

[关键词]微带线带通滤波器设计中图分类号：TN713.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0071-01随着时代的进步，无线通信技术迅猛发展，业务范围也不断扩大，人们对无线产品的需求日益增长，滤波器在产品电路中又扮演者重要的角色，新通信系统要求研究一种能在特定的频带内提取和检测出信号的新技术，这种新技术的发展进一步加速了滤波器技术的研究和发展。

1.滤波器的工作原理根据滤波器理论，所有类型的滤波器均可映射成归一化的低通滤波器。

因此带通滤波器的设计可以先从设计归一化低通滤波器开始，然后再映射成带通滤波器，微带滤波器当中最基本的滤波器就是微带低通滤波器，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。

2.相关理论概述滤波器设计理论：低通滤波器的设计是基础，最普通的滤波器有低通、高通、带通、带阻衰减特性，可以从不同的角度对滤波器进行分类。

（1）高通滤波器可用带通滤波器（当通带高端很高时）代替；（2）带阻滤波器可看成低通滤波器与高通滤波器的组合；（3）低通滤波器是带通滤波器的特例；（4）低通滤波器原型可作为带通滤波器设计基础。

从最大平坦衰减特性曲线和切比雪夫特性曲线比较可以看出：若通带内允许的衰减量和电抗元件的数目一定时，则切比雪夫的滤波器的截止速率更快。

学院：电子信息学院科目：射频通信电路设计课题：微带带通滤波器设计老师：杨阳学生：蒋万欣学号：2012141451177日期：第十六教学周四微带带通通滤波器设计一、实验目的解射频滤波电路的原理及设计方法。

学习使用ADS软件进行射频电路的设计，优化，仿真。

掌握射频滤波器的制作及调试方法。

二、实验内容使用ADS软件设计一个微带低通滤波器，并对其参数进行优化、仿真。

根据软件设计的结果绘制电路版图。

三、滤波器的主要参数通带边界频率与通带内衰减、起伏阻带边界频率与阻带衰减通带的输入电压驻波比通带内相移与群时延寄生通带前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)。

输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。

群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为d/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真。

寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带内出现寄生通带。

四、ADS软件的使用启动ADS进入如下界面◆点击File->New Project设置工程文件名称（本例中为Filter）及存储路径◆点击Length Unit设置长度单位为毫米◆工程文件创建完毕后主窗口变为下图◆同时原理图设计窗口打开以上为ADS建立工程的过程，在接下来的实验过程中间完整的体现这一过程。

五、微带滤波器的设计1，设计要求通带频率：4.8-5.2GHz，通带内波纹：<3dB,阻带抑制：>30dB（5.3GHz处）输入输出阻抗：50介质基板相对介电常数：2.65在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。

S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线的形状上。

S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。

微带线带通滤波器的设计作者：李锦屏来源：《科技创新与应用》2013年第35期摘要：文章从带通滤波器出发，阐述了带通滤波器的工作原理和设计过程。

以此为基础借助ADS仿真软件设计微波滤波器，并结合设计方法，根据给定的滤波器技术指标，确定滤波器类型、最佳级数和结构，给出了一个带通滤波器的设计实例。

仿真结果表明此方法简单可行，满足工程设计要求。

关键词：带通滤波器；仿真；ADS；平行耦合线引言在微波通信系统中，微带线带通滤波器以其结构小、集成性强等优势成为各种微波产品中的常用重要器件。

随着微波技术的发展，微带滤波器的种类日益增多。

它们性能各异，设计方法也有所不同，近年来微波系统的设计越来越复杂，对微波滤波器的指标要求也越来越高，传统的设计方法已经不能满足设计的需要，ADS（Advanced Design System），是安捷伦公司推出的一套电路设计软件。

是一个己被广大电子工程设计师们所接受和喜爱，功能十分强大的EDA软件系统。

结合 ADS 软件能够在保证精度的前提下缩短设计周期、降低设计成本，降低电路的调试测量工作量，提高设计效率。

使用ADS仿真软件进行微波元器件等设计已经成为微波电路设计及优化的必然趋势。

1 滤波器设计原理对于不同结构的滤波器，均为从一系列信号中分离出所需要的频率。

由此，所有电路均可以用网络参数的形式来反映输入端和输出端的关系。

根据滤波器理论，所有类型的滤波器均可映射成归一化的低通滤波器[1]。

因此带通滤波器的设计可以先从设计归一化低通滤波器开始，然后再映射成带通滤波器，映射如图1所示.图中横坐标以分贝为单位，LA为衰减度，Lr 为通带内最大衰减度。

？棕'1为归一化截止频率，当归一化频率大于？棕'1时为阻带反之为通带。

图中的变量关系为：？棕'/？棕'1映射成[？棕/？棕0-？棕0/？棕]/？赘，其中：？棕0为带通滤波器的中心频率；？赘为带宽比，定义为？赘=（？棕2-？棕1）/？棕0。

微带耦合线带通滤波器的综合设计滤波器的功能是用来分隔频率，即通过需要的频率信号，抑制不需要的频率信号。

目前广泛采用原型滤波器设计法，所谓原型滤波器设计法就是以低通滤波器为原型，通过频率变换得到所需滤波器的电抗元件的值，然后再通过相应的器件将其实现。

该方法应用了综合设计，并且设计过程规范，再结合微波CAD 软件进行模拟，能克服理论分析精度低的缺点，并使设计周期缩短、设计成本降低。

下面首先简略介绍带通滤波器的理论分析并得出计算公式，然后以一个带通滤波器为例子介绍结合微波CAD 软件进行带通滤波器设计的整个过程。

一、低通滤波器原型：图1 低通滤波器原型电路一般用通带截止频率c ω和阻带截止频率s ω，及相对应的衰减p l 和s l 来描述低通滤波器的性能，p l 越小、s l 越大、c ω与s ω越接近，性能就越好。

L 、C 串、并联而成的梯形电路能够实现低通特性。

要进行综合设计，就需要求出工作衰减L 与电路各元件值的关系。

n 个L 、C 元件构成的低通网络，如图1，R0和Rn+1分别代表电源内阻和负载电阻，工作衰减L 为:()221221d c b a S L +++== （1.1）a ~ d 是低通网络a 矩阵的四个参数，给定n 的L 、C 低通网络的a 矩阵等于相应n 个L 、C 的a 矩阵相乘。

单独的串联L 、并联C 的a 矩阵分别为：1/10z l j ω 和110cz j ω （1.2） 计算表明，工作衰减L （dB ）可以表达为1加上ω的2n 次的一个偶次多项式：()ωn P L 21+= （1.3）例如2=n 时，22102220212422124421ωω⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c l Z c Z l c l L （1.4）0=ω时，衰减为零，ω增加时，L 增大，因而有低通特性。

如果选取适当的函数()ωn P 做为滤波器的指标，则通过公式1.3可以求出各元件的值。

例如2=n 时设()22ωωa p =，则421ωaL +=，并假定c ωω=时，工作衰减dB L p 3=，可求得21c a ω=，即c L 241ω+=，与公式1.4比较可求出c Z l ω012=，c Z c ω022=。

带通滤波电路设计实验报告实验目的：本实验旨在通过设计带通滤波电路，加深学生们对于滤波器原理及电路设计方法的理解，并通过实际测量与验证，巩固电子电路设计与分析的能力。

实验器材：1.功率放大器（一般型号为LM386）2.电感（可根据要求选用合适的电感）3.电容（可根据要求选用合适的电容）4.电阻（可根据要求选用合适的电阻）5.函数信号发生器6.示波器7.接线板、导线等实验原理：根据RC谐振电路的原理，带通滤波电路可以通过串联一个电感和一个电容来实现。

电感和电容的参数决定了滤波器的中心频率和带宽，可以根据实际需求选择合适的数值。

实验步骤：1.连接电路：根据设计要求，将功率放大器、电感、电容和电阻按照电路图连接起来。

并将函数信号发生器的输出与滤波器的输入相连，将滤波器的输出与示波器相连。

2.设定函数信号发生器的频率和幅度：根据设计要求，将函数信号发生器的频率和幅度设定为需要测试的频率范围内。

3.测量滤波器的输出：在示波器的屏幕上观察到滤波器的输出波形，并记录下来。

注意要将示波器的垂直和水平定标调整到合适的范围。

4.改变频率和幅度：逐步改变函数信号发生器的频率和幅度，重复步骤3，直到测量到想要的频率范围内的输出波形。

实验结果：在实验过程中，我们可以通过示波器观察到滤波器输出的波形。

根据观察到的波形特点，可以判断出滤波器对特定频率范围的信号进行了滤波。

讨论与分析：根据实验结果，我们可以对滤波器的性能进行分析和讨论。

首先，我们可以确定滤波器的中心频率和带宽是否符合设计要求。

其次，我们可以观察到滤波器在特定频率范围内对信号的增益和相位差的影响。

最后，我们可以通过对比滤波器输入和输出的波形，判断滤波器对频率较高或较低的信号的抑制程度。

实验结论：通过本次实验，我们成功设计了一个带通滤波电路，并根据实际测量结果对滤波器的性能进行了分析与讨论。

实验结果表明，该滤波电路能够对特定频率范围内的信号进行滤波，达到了设计要求。

项目名称：基于ADS优化的微带带通滤波器设计一、实验目的(1) 了解低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等滤波器原理(2) 利用ADS2008 软件设计，以切比雪夫滤波器为原型，设计一种微带线带通滤波器。

二、实验设备(1) PC 机一台；(2) ADS2008 软件；三、实验内容和要求(1) 设计一个微带线带通滤波器，以切比雪夫低通滤波器为原型；(2) 中心频率：2G+学号*50MHz ；（2G+10*50MHz=2.5GHz ）(3) 相对带宽：8％；（2.5GHz*8 ％=200MHz ）四、实验原理1. 滤波器原理滤波器的基础是谐振电路,它是一个二端口网络,对通带内频率信号呈现匹配传输,对阻带频率信号失配而进行发射衰减,从而实现信号频谱过滤功能。

典型的频率响应包括低通、高通、带通和带阻特性。

镜像参量法和插入损耗法是设计集总元件滤波器常用的方法。

对于微波应用,这种设计通常必须变更到由传输线段组成的分布元件。

Richard 变换和Kuroda 恒等关系提供了这个手段。

2. 微带线微带线(microstrip1ine) 是现在混合微波集成电路和单片微波集成电路使用最频繁的一种平面传输线。

它可用光科程序制作,且容易与其他无源微波电路和有源微波器件集成,从而实现微波部件和系统的集成化。

微带线是在金属化厚度为h 的介质基片的一面制作宽度为W ，厚度为t 的导体带,另一面作接地金属平板而构成的。

3. 耦合微带线当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时,由于传输线之间电磁场的相互作用,在传输线之间会有功率耦合,这种传输线称为耦合传输线。

耦合微带传输线由靠得很近的 3 个导体构成。

这种结构介质厚度为d,介质相对介电常数为η,,在介质的下面为公共导体接地板,在介质的上面为 2 个宽度为W、相距为S 的中心导体带。

五、实验步骤与结果1. 设定滤波器指标中心频率： 2.5GHz通带带宽：200MHz （2.4~2.6GHz ）输入输出的阻抗：50Ω插入损耗：小于2dB阻带衰减：在距离中心频率300MHz 处的衰减大于50dB相对带宽：8％（表示信号带宽为0.2GHz）带内输入输出端口反射系数：小于-15dB4. 滤波器选用与微带线的计算2.dB 切比雪夫滤波器， 5 阶。

射频技术之巴公井开创作课程设计陈述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发生。

（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，而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，其实不存在理想的带通滤波器。

滤波器其实不克不及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，而且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来暗示。

通常，滤波器的设计尽量包管滚降范围越窄越好，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沿处尤其明显，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，很罕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存了作为扰动的气旋。

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，以选出各个分歧频段的信号，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/((2Q2Ao)*2пfoC)，R3=2Q/(2пfoC)。

微带线带通滤波器的设计
微带线带通滤波器是一种用于调节频率或频带的电路，它可以滤除频率范围之外的信号。

它的设计原理是将一个可调电容器和一个固定电容器与一个可调的电阻相结合，形成一个阻抗滤波器网络。

可调电容器可以改变滤波器的截止频率，从而调节频带的范围。

微带线带通滤波器的设计还需要考虑阻抗匹配，以确保输出和输入的信号不会受到太大的影响。

微带线带通滤波器的设计是一个复杂的过程，需要精心设计和细致测试，以确保滤波器的有效性和稳定性。

带通滤波电路设计实验报告一、实验目的1.了解带通滤波器的基本工作原理；2.学习带通滤波器的设计方法，并能够独立完成设计任务；3.学习使用实验仪器测量电路参数。

二、实验原理带通滤波器是一种可以通过特定频率范围内的信号，同时削弱其他频率信号的电路。

其基本结构由低通滤波器和高通滤波器串联组成，通常采用二阶滤波器的形式进行设计。

三、实验装置1.功放实验箱2.可变直流电源3.函数发生器4.示波器5.曲线迹部6.电阻、电容等器件四、实验步骤1.根据实验要求选择合适的电阻和电容值，并计算所需的初始频率范围。

2.根据频率范围，计算并选择合适的运放型号。

3.按照设计方案，连接电路，注意保持电路的稳定性和可靠性。

4.使用函数发生器提供输入信号，并逐渐增加频率进行测试。

5.使用示波器观察输入和输出信号的波形，并记录相关数据。

6.根据实验数据，计算并绘制电路的传输函数图像。

7.分析实验结果，评估电路的性能，并讨论可能的改进方法。

五、实验结果与分析在实验中，我们设计并调试了一个带通滤波器电路。

通过测试，我们观察到在设计频率范围内，输入信号经过滤波器后得到了明显的减弱，而其他频率的信号则被有效削弱。

示波器上观察到的波形变化也验证了滤波器的工作效果。

根据实测数据，我们绘制了电路的传输函数图像，确认了滤波器的频率响应特性。

六、实验结论通过本次实验，我们深入了解了带通滤波器的工作原理和设计方法。

通过具体的设计任务，我们学会了根据实际需求选择合适的电阻和电容值，并使用合适的运放型号。

通过实验数据的测量和分析，我们验证了电路的滤波效果，并对电路的性能进行了评估。

在实验过程中，我们也学会了使用实验仪器进行电路参数测量，提高了实验操作能力和数据处理能力。

七、实验心得本次实验让我更加深入地了解了带通滤波器的工作原理和设计方法。

通过实际设计与调试任务，我更加熟悉了电阻、电容等器件的选择和使用。

通过测量和分析数据，我对电路的特性有了更准确的了解。

滤波器特性实验一 实验目的1 了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性；2 对比并研究无源滤波器和有源滤波器的滤波特性； 二 原理说明1．滤波器的作用是对输入信号的频率具有选择性。

滤波器的种类很多，但总的来说，可分为两大类，即经典滤波器和现代滤波器。

经典滤波器可分为四种，即低通（LP ）、高通（HP ）、带通（BF ）、带阻（BS ）滤波器。

图1-1分别给出了四种滤波器的理想幅频响应。

图1-1 四种滤波器的理想幅频特性2 滤波器可认为是一个二端网络，可用图1-2的模型来描述。

其幅频特性和相频特性可由下式反映： . .H (j ω) =U2/U1=A(ω)∠θ(ω)H (j ω)为网络函数,又称为传递函数。

三 仪器设备： 1信号与系统实验箱 2 交流电压表 3 双踪示波器（b ）高通滤波器(c) 带通滤波器(a) 低通滤波器0 fc f(d) 带阻滤波器0 fcl f0 fch f图1-2 滤波器四实验步骤及内容1 用实验导线按图1-3构造滤波器：(a) 无源低通滤波器 (b) 有源低通滤波器(c) 无源高通滤波器 (d) 有源高通滤波器(e) 无源带通滤波器 (f) 有源带通滤波器（g）无源带阻滤波器（h）有源带阻滤波器图1-3 各种滤波器的实验电路图2 测试各无源和有源滤波器的幅频特性：例1：测试RC无源低通滤波器的幅频特性。

实验电路如图1-3（a）所示。

实验时，打开函数信号发生器，使其输出幅度为1V的正弦信号，将此信号加到滤波器的输入端，在保持正弦信号输出幅度不变的情况下，逐渐改变其频率，用交流电压表测量滤波器输出端的电压U2。

每当改变信号源频率时，都必须观测一下U1是否保持稳定1V，数据如有改变应及时调整，将测量数据记入下表。

例2：测试RC有源低通滤波器的幅频特性。

实验电路如图1-3（b）所示。

放大系数K=1。

实验时，打开函数信号发生器，使其输出幅度为1V的正弦信号，将此信号加到滤波器的输入端，在保持正弦信号输出幅度不变的情况下，逐渐改变其频率，用交流电压表测量滤波器输出端的电压U2。