微波双频带通滤波器的仿真设计(8)

2019-03-10 22:19

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图4.19 S参数优化

从上图可以看出两个中心频率m1是1.227GHz,m2是1.575GHz,虽然仿真在后期做了优化处理,但是还是存在一定的误差,出现了频率偏移的现象,但是通过后期的优化,对于滤波器的插入损耗还是有一定的改善,所以仿真的优化还是起到一定的作用的,所以本次设计基本满足设计的理想,虽然与预期还有一定的差距,需要在以后的工作和生活中不断的改进,通过完善设计以完善自身。结合设计前期的计算和数据处理,可以得到一些误差存在的原因。这个原因主要有两方面,一是滤波器本身结构的问题,我们在计算的时候,传输线的阻抗在变换的时候本身就存在较大的变化,直接影响就是微带线宽度的变化,而且接触存在不连续性,阻抗匹配不够好。二是,介质选材的问题,我们选的板子其损耗正切为0.02,所以在介质中就存在损耗。 4.7 版图生成

原理图的仿真是在完全理想的状态下进行的,而实际电路板的制作往往和理论存在较大差距,这就需要考虑一些干扰、耦合等因素的影响。所以需要在ADS中进一步对版图进行仿真。

ADS版图采用矩量法进行电磁仿真,其仿真结果比在原理图中仿真的更为准确,实际电路的性能可能会与原理图仿真有一定差异,因此在ADS中进行版图仿真后才能制作实际电路。

生成版图的步骤如下:

(1)选择菜单中的[Simulate]——[Update Optimization Values],保存原理图优化后的结果。

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(2)去掉原理图中的两个Term、“接地”以及优化控件,如图4.20所示

图 4.20 原理图

(3)选择菜单中的[Layout]——[Generate/Update Layout]命令,弹出一个设置窗口,如图3.23,可进行起始元器件设置。这里应用它的默认设置,直接点击[OK]。这时弹出“Status of Layout Generation”窗口,其内容包括生成版图中包含原理图中有效的原件数目等信息,如图4.21,确认其内容与原理图相同后单击[OK],完成版图的生成。

图4.21 版图生成对话框

(4)完成版图生成后,系统将打开一个版图设计窗口,里面显示刚刚生成的版图。微波双频带通滤波器原理图生成的版图如图4.22所示。

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图4.22 版图生成

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5 总结与展望

伴随着微波通信领域技术的飞速发展,未来的滤波器需要从现在通信系统的工作频率向更短波长,主要是毫米波段转变,以避免在低频段的拥挤的问题, 微带线滤波器因其体积小,结构简单,加工方便,成本低等优点更会被人们选择。但是随着因为需求的日益增大,单通的滤波器在满足人们需求的时候已经慢慢的显示出不足。人们日益增长的通信需求需要占用更多的通信频段,双频甚至多频通信系统的设计引起了广泛的关注。滤波器作为通信系统中必不可少的部分,对其双频特性的研究对真正实现无线双频收发机具有重要的意义,同时其市场前景也非常广阔。

本篇论文以研究滤波器为基础,深入展开微波双频带通滤波器的结构,从而较深层次地分析微带线系列滤波器的设计、软件优化等方面的内容。即先从滤波器理论着手,结合经典滤波器设计原理,使归一化的低通原型滤波器,结合阻抗变化以及微带电路的特性,向微波双频带通滤波器转变。同时给出了设计滤波器的设计实例以及对一些公式作了推导工作。

本次设计讨论了滤波器设计的综合理论,包括低通原型滤波器与低通、高通、带通、带阻滤波器之间的转换,以及利用导纳倒置变换器来实现微波滤波器的分布参数电路结构的设计。在综合设计理论的基础上,探究两次频率变换后得到双频滤波器的理论。并通过两次电路变换,得到只含有导纳倒置变换器和串联支路的微波带通双频滤波器的电路。并用微带线结构实现了双频滤波器电路,设计了一个工作于在GPS两个波段的中心频率处的双频段带通滤波器。在仿真软件ADS中进行了仿真,对频率变换理论进行验证,仿真结果和理论结果的基本吻合证明了该方法的正确性。

至此,本次设计的过程基本完成,但因个人能力和滤波器本身的一些原因,虽然实现了双频带通滤波器的设计,但对于两个中心频率的处理还存在一定的误差,这是本次设计的不足。在以后还需要对于自己的知识储备进行加强,希望在以后的生活中自己可以从中得到启示,以充实自身。

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参考文献

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