平行耦合微带带通滤波器设计

基于接地平行耦合线的带通滤波器设计接地平行耦合线（Grounded Parallel Coupled Line，GPCL）是一种常用的微带线结构，它由两条平行的微带线通过一定的距离耦合在一起，并且其中一条微带线与地面相连。

GPCL具有许多优点，如低损耗、高品质因数、宽带宽等，因此在微波电路设计中得到了广泛应用。

本文将介绍基于GPCL的带通滤波器设计。

一、GPCL的基本原理GPCL的基本结构如图1所示。

其中，两条平行的微带线之间通过一定的距离d 耦合在一起，其中一条微带线与地面相连。

当信号从输入端口进入GPCL时，它会在两条微带线之间产生电磁耦合，从而形成一种新的传输模式，即共模模式和差模模式。

共模模式是指两条微带线上的信号同相位，而差模模式是指两条微带线上的信号反相位。

在GPCL中，共模模式和差模模式的传输速度不同，因此可以通过调整两条微带线之间的距离d来控制它们之间的电磁耦合程度，从而实现不同的滤波特性。

图1 GPCL的基本结构二、带通滤波器的设计带通滤波器是一种可以通过滤除低频和高频信号来选择特定频率范围内信号的电路。

在GPCL中，带通滤波器可以通过调整两条微带线之间的距离d来实现。

具体来说，当两条微带线之间的距离d足够小时，共模模式和差模模式的传输速度几乎相同，因此它们的相位差也很小，从而导致它们之间的电磁耦合程度很弱。

因此，当信号通过GPCL时，它会主要沿着一条微带线传输，而另一条微带线上的信号几乎不会产生影响，因此可以实现带通滤波的效果。

下面以一个具体的例子来说明如何设计一个基于GPCL的带通滤波器。

假设需要设计一个中心频率为2GHz，带宽为200MHz的带通滤波器，其电路图如图2所示。

其中，L1和L2是微带线的长度，W1和W2是微带线的宽度，S是微带线与地面之间的距离，d是两条微带线之间的距离，C1和C2是微带线与地面之间的电容。

图2 基于GPCL的带通滤波器电路图首先，需要确定微带线的特性阻抗Z0和介质常数εr。

三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计一、简介在现代通信系统中，滤波器是一种非常重要的电子设备，它可以帮助我们过滤掉不需要的信号，从而提高通信质量。

而三线平行耦合线宽带带通滤波器是一种常见的滤波器类型，它具有宽带特性和良好的通频特性，被广泛应用于各种通信系统中。

在本文中，我们将深入探讨三线平行耦合线宽带带通滤波器的设计原理、特性及相关内容。

二、设计原理三线平行耦合线宽带带通滤波器是由三根平行的传输线构成的，并通过对这三根传输线进行合适的设计和耦合，可以实现对特定频率范围内信号的带通滤波。

在设计过程中，需要考虑传输线的长度、宽度、间距等参数，以及三根传输线之间的耦合方式和大小。

通过合理调整这些参数，可以实现对特定频率范围内信号的传输和过滤，从而实现滤波器的设计目的。

三、特性分析三线平行耦合线宽带带通滤波器具有以下特性：1. 宽带特性：由于设计方式和结构特点，该类型滤波器具有较宽的通频带宽度，可以覆盖较广的频率范围，适用于多种信号传输和滤波需求。

2. 高性能：在适当的设计条件下，三线平行耦合线宽带带通滤波器可以实现较高的传输性能和滤波效果，保证传输信号的质量和稳定性。

3. 调节灵活：通过调整传输线的参数和耦合方式，可以实现对滤波器的频率特性和带宽特性的调节，满足不同应用场景下的需求。

四、设计步骤1. 确定滤波器的工作频率范围和带宽要求2. 计算传输线的长度、宽度和间距等参数3. 选择合适的传输线材料和工艺4. 进行传输线的设计和布局5. 对传输线进行耦合调节和优化6. 进行滤波器的模拟和测试，调整参数以满足设计要求五、个人观点和理解作为一种重要的滤波器类型，三线平行耦合线宽带带通滤波器在现代通信系统中具有广泛的应用前景。

在设计过程中，需要充分理解滤波器的工作原理和特性，合理选择设计参数和工艺，以实现对特定频率范围内信号的传输和滤波。

由于不同应用场景下的需求差异，需要对滤波器的设计和调节具有一定的灵活性和可调节性。

HFSS高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真攻略实现射频带通滤波器有多种方法，如微带、腔体等。

腔体滤波器具有Q值高、低插损和高选择性等特点，但存在成本较高、不易调试的缺点，并不太适合项目要求。

而微带滤波器具有结构紧凑、易于实现、独特的选频特性等优点，因而在微波集成电路中获得广泛应用。

常用的微带带通滤波器有平行耦合微带线滤波器、发夹型滤波器、1/4波长短路短截线滤波器、交指滤波器等形式以及微带线的EBG (电磁带隙)、DGS(缺陷地结构)等新结构形式。

而平行耦合微带带通滤波器具有体积小、重量轻、易于实现等优点。

01平行耦合带通滤波器的基本原理平行耦合带通滤波器是一种分布参数滤波器滤波器，它是由微带线或耦合微带线组成，其具有重量轻、结构紧凑、价格低、可靠性高、性能稳定等优点，因此在微波集成电路集成电路的供应商中，它是一种被广为应用的带通滤波器。

滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内的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。

微波带通滤波器在无线通信系统通信系统中起着至关重要的作用，尤其是在接收机前端。

滤波器性能的优劣直接影响到整个接收机性能的好坏，它不仅起到频带和信道选择的作用，而且还能滤除谐波，抑制杂散。

02平行耦合带通滤波器结构与模型的创建平行耦合带通滤波器原理平行耦合单元由两根相互平行且有一定间距的微带线组成，其结构图包括介质层、接地层和微带线如图 3.3 所示。

图中每根微带线的宽度和厚度分别为为W 和t；两根微带线的间距为S；介质层厚度和介电常数分别为h 和Er。

两根微带线通过接底层产生了耦合效应，随之产生了奇模和偶模特征阻抗。

平行耦合带通滤波器通过级联平行耦合线元件得到。

平行耦合带通滤波器的相对带宽BW 与中心频率、上边频和下边频有关，而奇模和偶模特征阻抗由低通滤波器参数g、滤波器输入输出端口特征阻抗Zo和耦合单元组成。

可由以下公式得到：平行耦合带通滤波器参数计算与设计本节中所设计的平行耦合带通滤波器指标如下表所示：根据表中滤波器指标，选择0.1dB纹波的切比雪夫滤波器来设计，阶数为5阶。

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：平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组成，结构简单，易于实现，可以印制在很薄的介质基板上。

平行耦合线微带带通滤波器的结构如图1 所示[1] , 它是由若干带通耦合线节相连组成, 左右对称, 每一个耦合线节长度约为1/4 波长(对中心频率而言，电长度约为90deg), 其等效电路如图1 下方所示。

ADS平行耦合微带线带通滤波器的设计1.设计指标通带3.0~3.1GHz带内衰减小于2dB，起伏小于1dB截止频率2.8GHz和3.3GHz，衰减大于40dB端口反射系数小于-20dB2.设计原理图新建工程couplefilter_weidai，菜单File->New Project(命名Project)->New Schematic window新建一个名为“couplefilter_weidai”原理图并保存，如下图所示。

（注意：工程保存的目录不能含有中文）在“Tline-Microstrip”元器件面板列表中，选择控件并编辑其属性选择微带传输线控件选择耦合线控件路图。

这样完成了滤波器原理图基本结构，为了达到设计性能，还必须对滤波器中微带电路的电气参数和尺寸进行设置。

3.电路参数设置3.1 设置微带线参数MSUB3.2 滤波器两边的引出线是特性阻抗为50Ω的微带线，其物理尺寸可由ADS自带小软件LINECALC计算得到。

执行菜单命令【Tools】/【LineCalc】/【Start Linecalc】Substrate Parameters按照MSUB参数设置；中心频率Freq设置为：3.05GHz；Electrical设置Z0=50Ohm，E_Eff=90deg；Physical单位设置为：mm；点击Synthesize，综合出微带线宽度W=1.52mm L=13.63mm。

3.3 为了便于修改和优化，将微带线的长度和宽度用变量代替，考虑到平行耦合线滤波器的对称性，所以5个耦合线节中，第1节与第5节、第2节与第4节尺寸完全相同，按照下图参数进行设置（注意单位要选择mm）。

件。

把变量控件放置到原理图中。

双击变量控件，弹出变量设置对话框，在“Name”文本框中输入变量名称，“Variable Value”文本框中输入变量的初值，单击【Add】按钮添加变量，然后单击【Tune/Opt/Sat/DOE Setup…】按钮打开参数优化对话框设置变量的取值范围，选择“Optimation”标签页。

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：平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组成，结构简单，易于实现，可以印制在很薄的介质基板上。

平行耦合线微带带通滤波器的结构如图1 所示[1] , 它是由若干带通耦合线节相连组成, 左右对称, 每一个耦合线节长度约为1/4 波长(对中心频率而言，电长度约为90deg), 其等效电路如图1 下方所示。

平行耦合微带线带通滤波器分析与设计刘新红【摘要】为了克服平行耦合微带线带通滤波器设计中存在的尺寸大、需要查表、优化困难等问题，提出了一种平行耦合微带线带通滤波器基于ADS软件的设计方法。

经过深入的理论分析发现，平行耦合线带通滤波器系统阻抗微带线非谐振单元，长度可尽量取短以减小电路尺寸；利用ADS软件自带滤波器设计工具可得到低通滤波器原型，省去了查表的麻烦；在版图优化上采用调谐方法比优化方法更有效。

仿真结果表明，所设计带通滤波器系统阻抗微带线为2．5 mm，中心频率5 GHz，相对带宽10％。

该方法在减小滤波器尺寸的同时没有降低滤波器性能，设计实现快速高效。

%In view of large size,table checking required and difficult optimization in the design of parallel coupled microstrip line bandpass filter,a design method of parallel coupled microstrip line bandpass filter based on ADS is proposed.Based on thorough theoret⁃ical analysis,it is found that the parallel coupled microstrip line bandpass filter system impedance microstrip line is not resonant,so the length can be as short as possible to reduce the circuit size.A prototype of a lowpass filter is obtained by using ADS software,eliminating the trouble of the look⁃up table;In the layout optimization,the tuning method is more effective than the optimization method.The simula⁃tion results show that the system impedance microstrip line is 2.5 mm long,the center frequency is 5GHz,and the relative bandwidth is 10%.This method can reduce the size of filter and not reduce the performance of the filter.The design and implementation of this method is fast and efficient.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2016(046)002【总页数】6页(P52-57)【关键词】平行耦合微带线;带通滤波器;谐振器;插入损耗;回波损耗;ADS仿真【作者】刘新红【作者单位】北京信息职业技术学院，北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN713.5AbstractIn view of large size,table checking required and difficult optimization in th e design of parallel coupled microstrip line bandpass filter,a design metho d of parallel coupled microstrip line bandpass filter based on ADS is propo sed.Based on thorough theoretical analysis,it is found that the parallel cou pled microstrip line bandpass filter system impedance microstrip line is not resonant,so the length can be as short as possible to reduce the circuit siz e.A prototype of a lowpass filter is obtained by using ADS software,elimina ting the trouble of the look-up table;In the layout optimization,the tuning method is more effective tha n the optimization method.The simulation results show that the system im pedance microstrip line is 2.5 mm long,the center frequency is 5 GHz,and t he relative bandwidth is 10%.This method can reduce the size of filter andnot reduce the performance of the filter.The design and implementation of this method is fast and efficient.Key wordsparallel coupled microstrip line;bandpass filter;resonator;insertion loss;retu rn loss;ADS simulation0 引言平行耦合微带线滤波器广泛应用于微波、无线通信射频前端和终端已有数十年。

HFSS高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真攻略HFSS（High Frequency Structural Simulator）是一款广泛应用于高频电磁场仿真的软件工具，具有高效准确的计算能力，广泛应用于微波通信、天线设计、微带滤波器设计等领域。

在微带带通滤波器设计中，HFSS软件可以帮助工程师快速准确地设计出性能优异的滤波器，提高设计效率和准确性。

本文将介绍HFSS软件在高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真中的一般步骤和攻略。

一、平行耦合微带带通滤波器原理平行耦合微带带通滤波器是一种结构简单、性能良好的微带滤波器，通常由一组垂直耦合微带谐振器和几个开路微带谐振器组成。

通过合理设计电路结构中的微带谐振器的长度、宽度和耦合间隔等参数，可以实现所需的滤波特性。

平行耦合微带带通滤波器通常具有较低的插入损耗、较高的带宽和较好的阻带衰减等性能。

二、HFSS平行耦合微带带通滤波器设计步骤1.确定滤波器的工作频率和性能指标，如通带中心频率、通带带宽、阻带衰减等；2.设计滤波器的电路拓扑结构，包括微带谐振器的种类和数量、耦合方式等；3.利用HFSS软件建立滤波器的三维模型，并设置仿真参数，如工作频率、网格精度等；4.通过HFSS软件进行电磁场仿真，分析滤波器的传输特性和谐振器的工作状态，调整设计参数以满足性能指标；5.优化滤波器的结构设计，如微带谐振器的长度、宽度和耦合间隔等参数；6.在HFSS软件中进行频域和时域仿真，验证滤波器的性能指标是否满足设计要求；7.在满足性能指标的前提下，进一步优化滤波器的结构设计，以降低损耗和提高性能；8.导出最终的滤波器设计文件，用于制作和验证实际器件性能。

1.合理选择HFSS软件版本和许可证类型，确保软件功能和性能满足设计需求；2.熟练掌握HFSS软件的操作界面和基本功能，包括建模、设置仿真参数、网格划分、分析结果等；3.在建立滤波器的三维模型时，注意设计精度和模型简化，提高仿真效率和准确性；4.在仿真过程中，结合HFSS软件的参数优化功能，快速有效地调整设计参数，实现滤波器性能的优化；5.结合HFSS软件的频域和时域仿真功能，全面分析滤波器的传输特性和动态响应，确保性能指标的准确性；6.在滤波器设计的不同阶段，及时保存和备份仿真文件和结果，方便后续验证和分析；8.最终，通过HFSS软件的仿真和验证结果，确定滤波器的结构设计方案，并导出制作文件进行实际器件的制作和测试。