羅時(shí)書+朱彩霞+潘漢壞

摘要：發(fā)夾型微帶帶通濾波器具有工作性能穩(wěn)定，體積小等特點(diǎn)，所以它廣泛地應(yīng)用在射頻/微波系統(tǒng)電路中。本文首先介紹了發(fā)夾型微帶濾波器的設(shè)計(jì)原理，然后利用 ADS（Advanced Design System）軟件研究設(shè)計(jì)了一種抽頭式發(fā)夾型微帶帶通濾波器，并用ADS對設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行了優(yōu)化仿真，得到了滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的版圖仿真結(jié)果，論證了設(shè)計(jì)理論的正確性。和傳統(tǒng)濾波器的設(shè)計(jì)方法相比，該方法的運(yùn)用降低了電路設(shè)計(jì)的工作量，縮小了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提升了器件的性能，它對實(shí)際工程中設(shè)計(jì)微帶濾波器有著很大的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：ADS；發(fā)夾型優(yōu)化

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0225-02

濾波器的主要作用是用于隔離頻率，讓需要的頻率信號通過，將不需要的頻率信號慮除。濾波器是射頻收發(fā)端系統(tǒng)廣泛使用的一個(gè)無源器件，它的性能好壞會直接決定系統(tǒng)性能指標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。射頻和微波電路中使用最多的就是微帶線濾波器。微帶濾波器一般有平行耦合微帶濾波器，交指濾波器和發(fā)夾型濾波器等。本文就是設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)夾型微帶帶通濾波器。

1 發(fā)夾型帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法

發(fā)夾型微帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)比較緊湊，它可以由半波長諧振單元和平行耦合線彎成“U”型結(jié)構(gòu)得到，我們稱此類[“U”]型諧振電路為發(fā)夾諧振。所以發(fā)夾濾波器的設(shè)計(jì)也可采用平行耦合線濾波器或半波長諧振濾波器的設(shè)計(jì)方程。但是彎曲成“U”型的諧振器也得考慮到耦合線長度的減少量，因?yàn)樗鼤档椭C振器之間的耦合。倘若兩個(gè)發(fā)夾臂之間的距離靠得非常近，那么它們本身也能夠等效為一組耦合線，這會在一定程度上影響到電路的耦合。為了提高發(fā)夾濾波器設(shè)計(jì)的精確性，將采用一種全波EM仿真的設(shè)計(jì)形式。

發(fā)夾微帶線線寬一般取1mm，“U”型臂間距取2mm，由上式可以算出輸入端和輸出端的抽頭位置t為5.44mm，由抽頭線的終端匹配阻抗50Ω可以得到抽頭線的寬度為1.81mm，由耦合系數(shù)M1，2和M2，3和兩個(gè)相鄰發(fā)夾的間距s1和s2，s1約為0.25mm，s2約為0.45mm（該圖是通過ful1-wave EM仿真求得）。

繪制ADS發(fā)夾線帶通濾波器原理圖，設(shè)置參數(shù)，開始電路仿真、參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化后的原理電路如圖1，優(yōu)化后仿真曲線圖如圖2。

因?yàn)樵韴D仿真是在理想情況下進(jìn)行的，它沒有將電路板實(shí)際制作中可能遇到的各種耦合、干擾等因素考慮進(jìn)來，所以想要使仿真結(jié)果更加精確，就有必要在ADS中再進(jìn)行版圖仿真。在整個(gè)ADS仿真過程中，可能會出現(xiàn)原理圖仿真曲線符合要求，版圖仿真曲線卻偏離指標(biāo)要求的情況，這種情況下就需要回到原理圖中依據(jù)版圖仿真曲線和指標(biāo)要求的差別來調(diào)整參數(shù)，這樣多次調(diào)整參數(shù)，直到滿足指標(biāo)要求為止。經(jīng)過多次的調(diào)參優(yōu)化后，最終得到了滿足指標(biāo)要求的發(fā)夾型濾波器版圖如圖3，曲線圖如圖4及優(yōu)化后尺寸數(shù)據(jù)如表1。

3 結(jié)束語

從發(fā)夾型微帶濾波器電路仿真過程可以發(fā)現(xiàn)，ADS軟件極大的便利了微波電路設(shè)計(jì)。通過ADS設(shè)計(jì)、仿真，我們發(fā)現(xiàn)只進(jìn)行原理圖仿真是不夠的，還需要對微帶帶通濾波器進(jìn)行版圖仿真，直至其仿真取得理想的仿真效果。雖然軟件仿真不能替代實(shí)物制作，但是版圖仿真的尺寸和實(shí)物尺寸無限接近，所以它對微波電路分析具有很重要的指導(dǎo)作用。ADS軟件的使用，極大地縮短了設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。

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