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1、射频电路设计课程设计报告课程题目：可调反射零点的微带带阻滤波器设计姓 名：指导老师：专 业：电磁场与微波技术学 号： B11352010可调反射零点的微带带阻滤波器设计引力带阻滤波器是微波滤波器的一种，它的性能的好坏会对整个系统有很大的影 响。在大多数微带设备中，我们一般使用微带带通滤波器来使得工作频段信号的 损耗尽可能小，并且需要大大抑制不需要的干扰信号。 但是如果出现的干扰信号 过大，此时使用一般的带通滤波器就无法对该干扰信号有足够的抑制效果，此时就必须采用专门用于抑制干扰信号的滤波器，即带阻滤波器。另外，如果在某个 频点上要求有足够高的抑制，那么使用带阻滤波器要比使用一般的带通滤波器更
2、加有效。本文利用开路支节在方形微带回路谐振器中的频率响应设计了一款三模微 带带阻滤波器，谐振频率为2.45G,相对带宽为25.7%。滤波器的结构由如下几 部分组成：微带环形谐振器、四个开路支节（一对水平放置，一对垂直放置，分 别位于谐振器内部）。这些支节不仅可以调节阻带的反射极点还可以获得小型化。 中心反射极点取决于水平放置的支节，而其他两个反射极点则取决于垂直放置的 两个支节。止匕外，这种结构的滤波器还可以通过调节支节的长度来改变反射零点。二、滤波器设计过程1.理论模型图1 （a）偶模等效电路（b）奇模等效电路(a)(b)图2 (a)水平支节(b)半个垂直支节Syim：Kl5 axis图3三
3、模带阻滤波器结构带阻滤波器的偶模和奇模的等效电路分别如图 1 (a)和(b)所示。Zh和Zv分 别表示水平支节和垂直支节的阻抗。由于对称轴讲垂直支节分成两半，其中一半 的阻抗可表示为偶模的阻抗。对于水平支节和垂直支节，传输线的阻抗和电长度 的描述分别如图2 (a)和(b)所示。利用图1(a)的等效模型，偶模的谐振条件可表示为：r2，_ZsiZs2 cot( sis2) Zs2 tan( $3) Zs2Z tan(1)(la)Zs2Zi tan( i)tan( s3)cot( si $2)0或者,COt( sis2) 2tan( $3)0(ib)此外，利用图1(b)的等效模型，奇模的谐振条件可表
4、示为:cot( si S2) 2tan( S3)02.滤波器仿真与分析仿真使用Ansoft公司的HFS欹件进行，此软是Ansoft公司为了高效地进 行产品研发生产而开发的一款 EDAa件，界面友好，功能强大，仿真手段和方法 多样化，基本上能满足现代射频电路以及天线设计的需要， 已经成为如今仿真过 程中最常用的辅助设计工具之一。图4仿真模型Freq GHz图5 S11和S21参数三模带阻滤波器的结构如图3所示，仿真模型如图4所示。此微带滤波器的 介质基板采用RT/Duroid,其相对介电常数为6.15,基板厚度为1.27mm输入、 输出阻抗端均为50 。从结构图中可以看出，l1=6.0mm, l
5、2=3.8mm, W2=W3=W4=0.4mmt g=0.2mm开路支节分别为水平支节和垂直支节，其长度分 别为lv和lh。0-1020-3040-50-60-70rnp EEECLO11.0 1,5 2,。2.5 3.0 3.5 4.0 4.5Frequency, GHz图6有垂直支节和没有垂直支节的频率响应如图6所示为此结构滤波器在有垂直开路支节和没有开路支节情况下的S11和S21的参数对比。从图中我们可以看出，一个反射极点是由水平放置的开路支 节引起的，而另外两个反射极点则是由垂直放置的开路支节引起的。DP (00-10-20-30-4050-GO*701.0 L5 2.0 2.5 3.
6、0 3.5 4.0 4.5Frequency. GHz图7支节的不同长度对应的S11和S21图7所示的是不同长度的支节所对应的频率变化， 从中我们可以看出，反射 零点和反射极点可以通过改变垂直支节和水平支节的长度 lv和lh来调节。当lv大于lh时，一对反射零点将偏向阻带的右侧。当lv小于lh时，一对反射零点则偏向 阻带的左侧。止匕外，当所有开路支节都相等时，一对零点则位于阻带的两侧。三、总结本文设计了一款带有对称式开路支节的三模带阻滤波器，其尺寸为15.8 X一一一 215.8 mm，开路支节的长度lv和lh均为5.4mm中心频率为 2.45G,相对带宽为25.7%。分析了开路支节对该滤波器频率的影响，该滤波器可以分别改变水平支节lh和垂直支节lv的长度来调节反射零点在阻带附近的位置，因此，反射零点的 位置与开路支节息息相关。