基于ADS的平行耦合帶通濾波器的設計

　　(3)選定電路板材參數(shù)如下：厚度h為0.5mm，介電常數(shù) 為4.2，相對磁導率Mur為1，電導率Cond為5.88E+7，金屬層厚度為0.03mm。使用ADS中的計算工具LineCalc計算微帶線的寬度W、間距S和長度L。由此得到的各耦合段物理尺寸參數(shù)如表2所示。

　　(4)原理圖的仿真優(yōu)化。將上述結(jié)構尺寸輸入ADS中，并設置介質(zhì)參數(shù)和掃頻參數(shù)，進行原理圖仿真，其仿真結(jié)果如圖4所示，可見中心頻率出現(xiàn)了明顯的偏移現(xiàn)象。這是由于在設計平行耦合微帶帶通濾波器時沒有考慮邊緣場效應的影響，為此需要進行優(yōu)化設定優(yōu)化目標及優(yōu)化控制器參數(shù)。

　　事實上實際值比設計值偏低的主要原因是耦合單元微帶線開路端邊緣效應的影響。對于開路端微帶線 , 通常將其邊緣效應等效為一個電容件，而這個等效電容又可以為一段附加的一定長度的傳輸線所代替。解決此問題可以利用ADS的優(yōu)化功能，優(yōu)化后的仿真結(jié)果如圖5所示，優(yōu)化原理圖如圖6所示。

　　(5)微帶濾波器的實際電路是由電路板和微帶線構成行計算得出的, 實際電路的性能可能會與原理仿真圖的結(jié)果有很大的差別。版圖的仿真是采用矩量法直接對電磁場進行仿真，其結(jié)果比在原理圖中仿真更加準確。因此，可以將原理圖生成版圖進行矩量法(Momentm)仿真。矩量法仿真結(jié)果如圖7所示。

　　仿真得到的曲線不能滿足指標要求，那么要重新回到原理圖窗口進行優(yōu)化仿真，產(chǎn)生這種情況的原因是相鄰耦合線節(jié)間的線寬相差過大或者其他參數(shù)取值不適合，這些可以改變優(yōu)化變量的初值，也可以根據(jù)曲線與指標的差別情況適當調(diào)整優(yōu)化目標側(cè)參數(shù)，重新進行優(yōu)化。

　　(6)平行耦合帶通濾波器調(diào)試與制作

　　將設計的平行耦合帶通濾波器制成印刷電路板，然后用網(wǎng)絡分析儀測試微帶濾波器實際電路。調(diào)試系統(tǒng)方框圖如圖8所示。

　　需要調(diào)試的參數(shù)主要有以下幾個：輸入輸出端口的反射參數(shù)S11，S22;通帶內(nèi)衰減和阻帶內(nèi)衰減S21。S12;群延時[9~10]。通過對以上參數(shù)的測量就可以得到微帶濾波器的各項參數(shù)。測量完成后，觀察網(wǎng)絡分析儀的測量結(jié)果是否達到指標要求，并把結(jié)果與實際測量結(jié)果相比較。如果測試結(jié)果與設計要求相差過多，則需要對電路進行調(diào)整，直至重新進行設計、制板。

　　結(jié)語

　　本文以平行耦合微帶線帶通濾波器原理為基礎，將傳統(tǒng)的濾波器設計方法與利用微波電路仿真工具設計濾波器的方法相結(jié)合，設計了一個相對帶寬為9%的平行耦合帶通濾波器，并給出仿真結(jié)果，同時對仿真結(jié)果進行了分析。仿真結(jié)果表明利用這種方法設計的平行耦合帶通濾波器達到了要求的指標，同時使得設計工作量大大減少，精度及效率提高。