微带滤波器设计

摘 要：微带滤波器是一类无耗的二端口网络.具有设计灵活,质量轻、平面化,便于集成等特点,因而被广泛的应用于电子对抗、雷达、射频通信等科技领域.本文设计了一种小体积、宽频带通微带滤波器,仿真结果表明其具备良好的频带响应.

关 键 词 ：微带滤波器 射频通信 频带响应

中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0084-01

1.设计原理

系统需求滤波器的指标如下所示.

中心频率：5.35 GHz.

频带宽度：5.2～5.5 GHz.

通带增益：大于-5 dB,主要由滤波器的S21参数确定.

阻带增益：在4.8 GHz以上小于-40 dB,也主要由滤波器的S21参数确定.

通带反射系数：小于-22 dB,由滤波器的S11参数确定.

滤波器设计模型有巴特沃斯原型滤波器、切比雪夫原型滤波器、椭圆函数原型滤波器三种形式.其中巴特沃斯原型滤波器,具备平坦的过渡带与单调下降的幅频响应曲线,适合系统的需求.建立标准微带带通滤波电路模型如图1所示.

根据系统设计指标,查表求得滤波器阶数为5阶.

2.设计方法与工艺

微带滤波器设计是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能.在滤波器原型基础上,借助频率变换完成.频率变换函数有两种,如式1、式2所示.

微带线的结构有平行耦合微带线、阶跃阻抗微带线、梳状微带线等等,根据需要,滤波器设计采用平行耦合结构.以滤波器的S参数作为优化目标.S21（S12）是传输参数,滤波器通带、阻带的位置以及增益、衰减全都表现在S21（S12）随频率变化的曲线上.S11（S22）参数是输入、输出端口的反射系数,如果反射系数过大,就会导致反射损耗增大,影响系统的前后级匹配,使系统性能下降.

为减小电路板的尺寸,力求微带线面积最小化,采用介电常数4.6,板厚0.5 mm的电路板进行加工.

3.仿真结果与分析

利用ADS对微带滤波器的幅频响应、S参数进行仿真（端口隔离度、反射系数）,如图2、图3所示.

其中S21端口隔离度,表示端口2匹配时,端口1到端口2的传输系数；S11是端口2匹配时,端口1的反射系数.由仿真结果可以看出滤波器频率响应曲线具有良好的对称性,

通频带平坦,在4.8 GHz处的衰减,达到了系统的设计指标要求.

4.结论

本文设计了一种微带带通滤波器,给出了微带带通滤波器的设计原理与设计方法,通过ADS仿真验证了滤波器的性能指标,能够满足系统的设计需要.