平行耦合线带通滤波器设计

冉春霖,李晨恺,廖沁,马悦敏 1
(1. 电子科技大学清水河校区,611731)

1 低通原型滤波器[1]

中心频率带通范围带内波纹上边带阻带衰减下边带阻带衰减
2.4GHz2.3~2.5GHz<0.15dB>25dB(f>2.8GHz)>25dB(f<2.0GHz)

切比雪夫低通原型的逼近衰减函数为:
$$L_{A}\left( \omega^{'} \right) = 10{\log\left\lbrack 1 + \varepsilon T_{n}^{2}\left( \omega^{'} \right) \right\rbrack}$$
其中,$T_n(ω')$是n阶第一类切比雪夫多项式,即:

$$ T_{n}^{2}\left( \omega^{'} \right) = \left\{ \begin{matrix} {{cos}^{2}\left\{ {narccos\omega^{'}} \right.,~~~\omega^{'} \leq 1} \\ {{ch}^{2}\left\{ {narch\omega^{'}} \right.,~~~~~~~~~\omega^{'} \geq 1} \\ \end{matrix} \right. $$

当$ω'=1$时,$T_n (1)=1$,则衰减达到最大值$L_{Ar}=10 log⁡(1+ε)$,得到
$$\varepsilon = 10^{\frac{L_{Ar}}{10}} - 1$$

基于ADS的平行耦合线带通滤波器设计

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设计要求

  1. 中心频率$f_0=8GHz$
  2. 带宽$\Delta f=f_0 \times10\%$
  3. 插损$≤1dB$
  4. 通带回波损耗$≥15dB$
  5. 离开通带边沿左右各600MHz处实现$≥15dB$抑制

设计步骤

由于是对微带线、平行线进行仿真,在设计前我们需要设置基片的参数,这里我们采用罗杰斯 MS-RT duroid 5880基片

基于ADS的巴特沃兹低通滤波器设计

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一、方案分析

  指标要求:设计一个巴特沃兹滤波器,给出实现方框图。滤波器指标:通带截止频率$1kHz$,通带最大衰减$1dB$,阻带起始频率$10KHz$,阻带最小衰减$40dB$。
  根据指标要求,易知这是一个较低频率的低通滤波器。依据书本内容,可以从N阶巴特沃兹低通滤波器的频率响应函数入手,利用拉普拉斯变换得到归一化系统函数,推导其代数属性及方框图。根据其方框图,得到低通原型滤波器,根据设计要求去归一化搭建实际电路,最终利用ADS2019进行S参数仿真得到仿真结果。

二、设计原理

一个N阶低通巴特沃兹滤波器频率响应函数的模平方为:
$$\left| {B\left| {j\omega} \right|} \right|^{2} = \frac{1}{1 + \left( \frac{j\omega}{j\omega_{c}} \right)^{2N}}$$
则:
$$N = \frac{lg\left( {10^{\frac{L_{As}}{10}} - 1} \right)}{2lg\left( \frac{\omega_{s}}{\omega_{c}} \right)}$$