微波濾波器和無源電路講座(14-b)

微波低通濾波器設(shè)計(jì)橢圓函數(shù)低通濾波器設(shè)計(jì)橢圓函數(shù)低通濾波器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求技術(shù)指標(biāo)通帶最大反射系數(shù):0.2（相當(dāng)于通帶等波紋為0.18dB）；通帶變頻頻率：阻帶變頻頻率：端接條件：50歐姆帶狀線；最小阻帶衰減：38.1dB橢圓函數(shù)低通原型濾波器橢圓函數(shù)低通原型濾波器的通帶和阻帶都具有都具有等波紋特性。由于它的參數(shù)須用橢圓函數(shù)計(jì)算，個(gè)被稱作橢圓函數(shù)濾波器或考爾（Cauer）濾波器。確定濾波器級(jí)數(shù)橢圓函數(shù)濾波器的阻帶最小衰減近似表示為：式中：

是橢圓函數(shù)的模數(shù)。使用6級(jí)可以達(dá)到阻帶最小衰減38.1dB要求。

43.1dB陡峭度橢圓函數(shù)模數(shù)橢圓函數(shù)低通原型濾波器的基本結(jié)構(gòu)橢圓函數(shù)低通原型濾波器有很多文章介紹。綜合出的電路結(jié)構(gòu)也不完全相同。元器件值有表可查。ADS的設(shè)計(jì)過程放入超級(jí)元件FilterDG。雙端口濾波器Thiscomponentcanhaveanyreal,non-zeroimpedanceateitherthesourceorloadterminations.單端口濾波器Thiscomponenthasareal,non-zerosourceterminationandeitheranopenorshortattheloadtermination.設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)雙擊超級(jí)元件，輸入設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)濾波器仿真結(jié)果設(shè)計(jì)結(jié)果AnsoftDesigner的設(shè)計(jì)過程傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法選擇低通原型濾波器結(jié)構(gòu)計(jì)算各元件實(shí)際值根據(jù)原型值計(jì)算各元件實(shí)際值。原型值計(jì)算公式實(shí)際值選定各線段的阻抗并確定其寬度采用帶狀線。傳輸線阻抗Z0波導(dǎo)波長λg線寬（W）構(gòu)建元件Z3=30Ω91.224mm9.16193mmC2，C4，C6Z0=50Ω91.224mm4.37757mmInput/OutputZ2=90Ω91.224mm1.30805mmL2，L4Z1=118Ω91.224mm0.568985mmL1，L3，L5確定各線段長度將電路板版圖相關(guān)部分與等效電路關(guān)聯(lián)。并由關(guān)聯(lián)關(guān)系得，其中，和是電感線未修正前的長度。確定各線段長度（續(xù)1）在Π形等效電路中，這三根電感線的并聯(lián)容抗是：在這三段線接頭處將有一個(gè)無用的總電容并聯(lián)與接頭處，此總?cè)菁{是這個(gè)電容是并聯(lián)在電路中。并聯(lián)以后的導(dǎo)納應(yīng)當(dāng)?shù)扔贚2-C2并聯(lián)支路的導(dǎo)納，即包含CL的L2-C2支路導(dǎo)納不包含CL的L2-C2支路導(dǎo)納，即帶狀線需要提供的導(dǎo)納。確定各線段長度（續(xù)2）如果令，由公式：得，分離后得最后計(jì)算出修正后的容納修正后的感抗確定各線段長度（續(xù)3）應(yīng)用此修正電抗值，再由下式計(jì)算出L2對(duì)應(yīng)線段修正以后的長度。為了求得C2對(duì)應(yīng)線段的長度，必須把修正后的容納減去線段Π型等效電路的并聯(lián)容納，先求出對(duì)應(yīng)線段的原始長度，然后用其兩端的邊緣電容加以修正。邊緣電容的影響可以從C2對(duì)應(yīng)線段的兩端減去一小段線，線長它的等效電容等于邊緣電容，即確定各線段長度（續(xù)4）其中，故得，由此得出C2線段所需的實(shí)際長度。其余各個(gè)分支線也可以用類似的方法確定。這里不再詳細(xì)敘述。由此可見，設(shè)計(jì)過程十分繁雜。因此，我們通常會(huì)使用仿真軟件優(yōu)化功能設(shè)計(jì)。仿真軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法電路圖和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選定各線段的阻抗并確定其寬度采用帶狀線。Z0Z0Z1Z0Z1Z3Z2Z3Z2Z1傳輸線阻抗線寬（W）Z3=30Ω9.16mmZ0=50Ω4.38mmZ2=90Ω1.31mmZ1=118Ω0.57mm計(jì)算線長初值建立電路模型電路模型仿真結(jié)果優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化前優(yōu)化后HFSS的仿真結(jié)果用Designer設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)和初始幾何尺寸傳輸線阻抗線寬（W）Z3=30Ω9.16mmZ0=50Ω4.38mmZ2=90Ω1.31mmZ1=118Ω0.57mmAWR優(yōu)化用電路圖優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化后版圖HFSS的仿真結(jié)果小結(jié)設(shè)計(jì)橢圓函數(shù)低通濾波器，一般可以使用優(yōu)化方法設(shè)計(jì)。利用集中元件原理圖給出基本設(shè)計(jì)。然后把集中參數(shù)原理圖轉(zhuǎn)換成