微带低通滤波器

1、 通常，微带低通滤波器设计包括两个步骤：一是通常，微带低通滤波器设计包括两个步骤：一是由具体指标得到滤波器低通原型；二是对滤波器集总由具体指标得到滤波器低通原型；二是对滤波器集总元件采用微带形式近似实现。元件采用微带形式近似实现。 半集总元件的微带低通滤波器。半集总元件的微带低通滤波器。 根据集总元件微带实现的形式不同，分为几种常根据集总元件微带实现的形式不同，分为几种常用类型：用类型：高低阻抗线高低阻抗线LC阶梯型微带低通滤波器阶梯型微带低通滤波器开路短截线开路短截线LC阶梯型微带低通滤波器阶梯型微带低通滤波器具有有限频率衰减极点的微带低通滤波器具有有限频率衰减极点的微带低通滤波器本节部分内

2、容摘自本节部分内容摘自Microstrip Filters for RF/Microwave Applications. Jia-Sheng Hong, M. J. Lancaster与前面介绍的半集总元件微波滤波器原理相同。与前面介绍的半集总元件微波滤波器原理相同。 尺寸小（准尺寸小（准TEM模，相对介电常数大于模，相对介电常数大于1） 高阻抗线近似串联电感；低阻抗线近似并联电容；高阻抗线近似串联电感；低阻抗线近似并联电容；值由短截线特性阻抗和长度决定；值由短截线特性阻抗和长度决定； Z0CZ0Z0L，其中，其中Z0C和和Z0L分别是高低阻抗线特分别是高低阻抗线特性阻抗；性阻抗；Z0是源是源

3、/负载特性阻抗，一般为负载特性阻抗，一般为50欧姆；欧姆； Z0C越小，短截线越宽，近似效果越好；但要线宽越小，短截线越宽，近似效果越好；但要线宽不能使横断谐振频率落在工作频带内；不能使横断谐振频率落在工作频带内； Z0L越大，短截线越窄，近似效果越好；但要注意越大，短截线越窄，近似效果越好；但要注意线不能太细，导致加工困难和影响线的载流能力。线不能太细，导致加工困难和影响线的载流能力。设计实例：设计实例：截至频率：截至频率：1GHz带内波纹：带内波纹：0.1dB（即回波损耗小于（即回波损耗小于-16.42dB）源源/负载阻抗：负载阻抗：50欧姆欧姆1、低通原型设计、低通原型设计3阶阶Cheb

4、yshev归一化原型归一化原型g0=g4=1g1=g3=1.0316g2=1.147反归一反归一2、微带实现、微带实现 选定介质基板：相对介电常数选定介质基板：相对介电常数10.8，厚度，厚度1.27； 选定高低阻抗：选定高低阻抗：93欧姆，欧姆，24欧姆欧姆 在介质频率在介质频率1GHz下计算微带宽度下计算微带宽度计算微带短截线的长度，不考虑低阻抗线的串联电计算微带短截线的长度，不考虑低阻抗线的串联电感和高阻抗线的并联电容感和高阻抗线的并联电容得到高阻抗线长得到高阻抗线长11.04mm，低阻抗线长，低阻抗线长9.75mm如果考虑低阻抗线的串联电感和高阻抗线的并联电如果考虑低阻抗线的串联电感和

5、高阻抗线的并联电容，公式为容，公式为解得高阻抗线长解得高阻抗线长9.81mm，低阻抗线长，低阻抗线长7.11mm注意：仍然没有计及高低阻抗不连续性影响！注意：仍然没有计及高低阻抗不连续性影响！Microwave OfficeWelcome to Microwave Office, a powerful design and analysis tool for automating the high frequency design process. Unique to Microwave Office is its fully integrated solution, which allows

6、 you to take designs from concept to production without ever leaving the Microwave Office design environment. You use Microwave Offices intuitive graphical interface to design circuits composed of schematics and electromagnetic (EM) structures from an extensive electrical model database, and then ge

7、nerate layout representations of these designs. You can perform simulations using one of Microwave Offices simulation engines - a linear simulator, an advanced harmonic balance or Volterra-series nonlinear simulator, or a 3D-planar EM simulator (EMSight) - and display the output in a wide variety of

8、 graphical forms based on your analysis needs. You can then tune or optimize the designs and your changes are automatically and immediately reflected in the layout. 1、建立新的、建立新的Circuit Schematics2、选择并设定介质基板、选择并设定介质基板介质基板设定介质基板设定3、加入微带、加入微带“元件元件”，构成电路，构成电路注意：连接、端口、参数修改注意：连接、端口、参数修改介绍一个微带线计算工具介绍一个微带线计算

9、工具4、设定频率范围，观察参数曲线、设定频率范围，观察参数曲线频率范围窗口频率范围窗口观察参数曲线观察参数曲线4、计算、计算注意：有一个警告！注意：有一个警告！观察曲线观察曲线S21与文献中结果对比与文献中结果对比5、导出板图、导出板图6、导入板图并设置、导入板图并设置微带板三维视图微带板三维视图设置端口设置端口7、计算、计算出现警告！结果也不对！出现警告！结果也不对！两个怀疑：两个怀疑：1、高低阻抗线的宽度比值问题、高低阻抗线的宽度比值问题2、结构边界问题、结构边界问题边界设定为边界设定为PEC，离微带线太近了。，离微带线太近了。宽度由宽度由4改为改为8.微带线移至中间微带线移至中间选中全部

10、选中全部拖动拖动按按Tab键，输入距离键，输入距离再次计算，仍有警告！注意。但结果可以接受。再次计算，仍有警告！注意。但结果可以接受。电路电路板级仿真板级仿真低阻抗短截线低阻抗短截线 并联电容并联电容并联开路短截线并联开路短截线 并联电容并联电容延用前面的例子，设定相同；重点介绍不同的地方延用前面的例子，设定相同；重点介绍不同的地方代替电感和电容的短截线长度分别为：代替电感和电容的短截线长度分别为：11.07和和8.41mm为了补偿与高阻抗线的两个连接处的非理想电纳，并联为了补偿与高阻抗线的两个连接处的非理想电纳，并联开路短截线的长度应该修正为：开路短截线的长度应该修正为：6.28mm再考虑补

11、偿开路端的非理想效果：根据相关计算，减去再考虑补偿开路端的非理想效果：根据相关计算，减去0.5mm，最终并联开路短截线长度为，最终并联开路短截线长度为5.78mm开路短截线低通开路短截线低通MWO原理仿真原理仿真再次适用再次适用MWO仿真计算：仿真计算：注意：点击微带板视图，观察并调整元件位置注意：点击微带板视图，观察并调整元件位置原理电路和微带板仿真结果原理电路和微带板仿真结果 高低阻抗微带低通和开路短截线微带低通仅仅是并联高低阻抗微带低通和开路短截线微带低通仅仅是并联电容短截线近似不同；具有相同的低通原型，相近的响电容短截线近似不同；具有相同的低通原型，相近的响应波形等；应波形等； 短截线近似仅仅适用于一定的频带，低通滤波器中截短截线近似仅仅适用于一定的频带，低通滤波器中截至频率附近；至频率附近； 分布参数半集总元件滤波器的周期性分布参数半集总元件滤波器的周期性 两个低通具有不同的带外特性，开路短截线低通滤波两个低通具有不同的带外特性，开路短截线低通滤波器带外抑制很宽，并具有极点器带外抑制很宽，并具有极点极点频率下，并联开路短截极点频率下，并联开路短截线大约四分之一波长，即短线大约四分之一波长，即短路接入路接入为了提高带外抑制特性