《實(shí)驗(yàn)四微波射頻帶通濾波器設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《實(shí)驗(yàn)四微波射頻帶通濾波器設(shè)計(jì)（59頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí) 驗(yàn) 四 射 頻 濾 波 器 設(shè) 計(jì) 、 仿 真與 測 試 一 、 濾 波 器 原 理 2dBPPL LinA lg10通 常 采 用 工 作 衰 減 來 描 述 濾 波 器 的 衰 減 特 性 ： 1.1 濾 波 器 的 技 術(shù) 指 標(biāo) 中 心 頻 率 通 帶 最 大 衰 減 阻 帶 最 小 衰 減 通 帶 帶 寬 插 入 損 耗 ： 群 時(shí) 延 帶 內(nèi) 紋 波 ： 回 波 損 耗 、 駐 波 比 。1.2 插 入 衰 減 法 設(shè) 計(jì) 濾 波 器 3 1.2.1 理 想 工 作 衰 減 頻 率 響 應(yīng) 2 2211 11 ( )i iL i rP PL P P Ps 22 22( )1 1

2、 ( ) 1 ( )( ) cML P PN 22 2 2( )( ) ( ) ( )NM N （ 頻 率 的 偶 函 數(shù) ） 1.2.1 工 作 衰 減 頻 率 響 應(yīng) 函 數(shù) 5 1.2.2 優(yōu) 化 函 數(shù) （ 低 通 ） (1).最 平 坦 響 應(yīng) (Butterworth)NL L dB21N 1, 3 ： 容 差 系 數(shù)： 階 數(shù) 1102 10lg10lg(1 ) 2lg sLNs s sL N c c6N /20N /10L dBL dB 阻 帶 衰 減 ： (2). 等 波 紋 響 應(yīng) (Chebyshev polynomial) 2N1 T ( ) NL ： 容 差 系 數(shù)

3、， ： 階 數(shù)sL sarN ar 10cosh 10 1 /cosh c c10N /15N /5L dBL dB 阻 帶 衰 減 ： 7 1.3 濾 波 器 的 設(shè) 計(jì) 步 驟（ 1） 由 衰 減 特 性 綜 合 出 低 通 原 型（ 2） 再 進(jìn) 行 頻 率 變 換 ， 變 換 成 所 設(shè) 計(jì) 的 濾 波 器 類 型（ 3） 計(jì) 算 濾 波 器 電 路 元 件 值（ 4） 微 波 結(jié) 構(gòu) 實(shí) 現(xiàn) 電 路 元 件 ， 并 用 微 波 微 波 仿 真 軟 件 進(jìn) 行 優(yōu) 化 仿 真 。 8 1.4 濾 波 器 的 低 通 原 型設(shè) 計(jì) 中 都 采 用 表 格 而 不 用 繁 雜 的 計(jì) 算

4、公 式 。 低 通 原 型 電 路 結(jié) 構(gòu) 9 1. 巴 特 沃 士 ： 10 2. 切 比 雪 夫 : 11 1.5 濾 波 器 的 四 種 頻 率 變 換1、 低 通 濾 波 器 與 低 通 原 型 的 變 換 頻 率 變 換c 等 衰 減 變 換變 換 后 在 對 應(yīng) 頻 率 點(diǎn) 上 衰 減 量 不 變 ， 須 對 應(yīng) 的 元 件值 在 兩 種 頻 率 下 的 具 有 相 同 的 阻 抗 ， 即 ： ( ) ( )z z 0k k kk kc cgj g j g j L L Z 電 感 元 件 ： 0Z： 信 號 源 內(nèi) 阻 0k k kk kc cgj g j g j C C Z 電

5、容 元 件 ： 2、 高 通 濾 波 器 與 低 通 原 型 的 變 換 頻 率 變 換 0 -1 0 c 、 、 、 、 c 等 衰 減 變 換 01 1( ) kkck k c kz j g j L Cj C L Z 電 感 元 件 ： 01 kkck k c kZy j g j C Lj L C 電 容 元 件 ： ( )=電 感 = 電 容電 容 = 電 感 3、 帶 通 濾 波 器 與 低 通 原 型 的 變 換 頻 率 變 換 c c1 20 1 1 、 、 、 、 、c c 2 20 0 0 02 1 0 0 01 1( ) ( ) 2 1 0 2 10 : :c c c c 其

6、 中 ： 通 帶 分 數(shù) 帶 寬 中 心 頻 率 等 衰 減 變 換 0 0 00 0 01 1: ( ) k k k kk kk kj g j L j L j CLL Z C L Z 電 感 元 件 k k k kk kk kj g j C j C j LCC L RR C 0 0 00 0 01 1: ( ) 電 容 元 件 電 感 = 串 聯(lián) 諧 振電 容 = 并 聯(lián) 諧 振 4、 帶 阻 濾 波 器 與 低 通 原 型 的 變 換 頻 率 變 換 1 200 1 1 0c c 、 、 、 、 、0 0 02 1 0 02 1 0 2 101 1( ) ( )c c c c c c 其

7、中 ： 等 衰 減 變 換 0 0 00 0 01 1 1: ( )1 k k k kk k kkj j L jj g C CCL Z CC Z 電 容 元 件 0 0 00 0 01 1 1: ( )1 k k k kk k kkj j C jj g L LLC L ZL Z 電 感 元 件 電 感 = 并 聯(lián) 諧 振 電 容 = 串 聯(lián) 諧 振 19 為 電 導(dǎo)為 電 阻000 000 , gYg ggZ低 通 變 換 ：高 通 變 換 ：帶 通 變 換 ： 20 帶 阻 變 換 ： 二 、 集 總 參 數(shù) 濾 波 器 s LL ArAsn 1 10/10/1 cosh 110/110co

8、sh 22 例 ： 設(shè) 計(jì) 一 L-C切 比 雪 夫 型 低 通 濾 波 器 ,截 止 頻 率 為 75 MHz,通 帶 內(nèi) 衰 減 為 3dB,波 紋 為 1dB, 頻 率 大 于 100 MHz,衰 減 大 于20 dB， Z0=50 。（ 1） 確 定 指 標(biāo) : 特 性 阻 抗 Z0=50 , 截 止 頻 率 fc=75MHz, 阻 帶 邊 頻fs=100MHz,通 帶 最 大 衰 減 LAr=3dB,阻 帶 最 小 衰 減 LAs=20dB。（ 2） 計(jì) 算 元 件 級 數(shù) n： n取 最 接 近 的 整 數(shù) ,則 n=5（ 3） 查 表 求 原 型 元 件 值 gi, 23 低 通

9、 變 換 ：（ 4） 計(jì) 算 實(shí) 際 元 件 值 24 （ 5） 畫 出 電 路 結(jié) 構(gòu) ， 進(jìn) 行 電 路 仿 真 據(jù) 設(shè) 計(jì) 指 標(biāo) 參 數(shù) ， 使 用 ADS中 的 濾 波 器 設(shè) 計(jì) 向 導(dǎo) 工 具 自 動(dòng) 生 成 濾 波 器 電 路 25 26 例 2： 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) L-C切 比 雪 夫 型 帶 通 濾 波 器 ,中 心 頻 率 為 75 MHz, 3dB帶 寬 為10MHz, 波 紋 為 1dB, 工 作 頻 帶 外 75 15MHz的 衰 減 大 于 30dB, Z0=50。（ 1） 確 定 指 標(biāo) : 特 性 阻 抗 ： Z0=50 上 通 帶 邊 頻 ： f1=75+5=

10、80 MHz 下 通 帶 邊 頻 ： f2=75-5=70 MHz 上 阻 帶 邊 頻 ： fXU=75+15=90 MHz 下 阻 帶 邊 頻 ： fXL=75-15=60MHz 通 帶 內(nèi) 最 大 衰 減 ： LAr=3dB 阻 帶 最 小 衰 減 ： LAs=30dB（ 2） 計(jì) 算 相 關(guān) 參 數(shù) 778.2),( 778.21333.31 1083.74 21 202201 12210 XXs XLXUsXLXLs MIN FBWfffFBWfff MHzffFBWfff ， 27 （ 3） 計(jì) 算 元 件 節(jié) 數(shù) n s LL ArAsn 1 10/10/1 cosh 110/11

11、0cosh n取 整 數(shù) 3（ 4） 查 表 得 原 型 元 件 值 gi （ 5） 帶 通 變 換 28 （ 6） 畫 出 電 路 ， 進(jìn) 行 仿 真 29 三 、 分 布 參 數(shù) 濾 波 器 1、 Richard變 換 短 截 線 實(shí) 現(xiàn) L、 CininZ jZ tg lY jY tg l00( )( ) 短開 2、 高 、 低 阻 抗 線 實(shí) 現(xiàn) 串 聯(lián) L、 并 聯(lián) C， 設(shè) 計(jì) LPF 00 0cos sin 1 / 2 1 0 1 / 2sin / cos 0 1 1 0 11- / 2 cos1- / 2 (1- / 4) sin /1- / 2jZ jX jXA j Z jB

12、XBXB jX XB B ZjB XB 002 ( / 2 ) 1 cos 2sin / 2sin( / ) sin 2sin( / 2)cos( / 2)ppX Z tg l vB Y l v 利 用0 00 0sin( )/8: 2 ( / 2)B Y l Y l Cl X Z tg l Z l L 00= / ppC Y l vL Z l v 0 0 0 0( 100( 20Z YZ Y 高 阻 ),近 似 為 串 聯(lián) 電 感低 阻 Update Optimization Values保 存 優(yōu) 化 后 的 變 量 值 (在 VAR控 件 上 可 以 看 到 變 量 的 當(dāng) 前 值 )，

13、 否 則 優(yōu) 化 后 的 值 將 不 保 存 。n 經(jīng) 過 數(shù) 次 優(yōu) 化 后 ， CurrentEF的 值 為0， 即 為 優(yōu) 化 結(jié) 束 。優(yōu) 化 過 程 中 根 據(jù) 情 況 可 能 會(huì) 對 優(yōu) 化 目 標(biāo) 、 優(yōu) 化 變 量 的 取 值范 圍 、 優(yōu) 化 方 法 及 次 數(shù) 進(jìn) 行 適 當(dāng) 的 調(diào) 整 。6. 進(jìn) 行 參 數(shù) 優(yōu) 化 53 54 n 優(yōu) 化 完 成 后 必 須 關(guān) 掉 優(yōu) 化 控 件 ， 點(diǎn) 擊 按 鈕 ， 然 后 點(diǎn) 擊 優(yōu)化 控 件 OPTIM、 GOAL和 TERM、 SP7. 生 成 版 圖 55 執(zhí) 行 菜 單 命 令 【 Layout】 -【 Generate

14、/Update Layout】 ， 彈 出 一 個(gè)設(shè) 置 對 話 框 ， 這 里 應(yīng) 用 其 默 認(rèn) 設(shè) 置 ， 直 接 單 擊 OK。 在 版 圖 窗 口 執(zhí) 行 菜 單 命 令 【 Momentum】 -【 Substrate】 -【 Update From Schematic】 ， 將 原 理 圖 的 基 板 和 微 帶 參 數(shù) 更 新 到 版 圖 中 。 在 版 圖 窗 口 執(zhí) 行 菜 單 命 令 【 Momentum】 -【 Substrate】 -【 Creat/Modify】 ， 可 以 查 看 和 修 改 基 板 和 微 帶 的 基 本 參 數(shù) 。 8. 版 圖 仿 真 在 版

15、 圖 窗 口 執(zhí) 行 菜 單 命 令 【 Insert】 -【 Port】 ， 彈 出 port對 話 框 。 版 圖中 插 入 二 個(gè) 端 口 ， 分 別 于 端 口 1、 端 口 2 在 版 圖 窗 口 執(zhí) 行 菜 單 命 令 【 Momentum】 -【 Simulation】 -【 S-Parameters】 ， 打 開 仿 真 控 制 對 話 框 ， 在 “ Sweep Type”下 拉 列 表 中 選 擇“ Adaptive”， 設(shè) 置 起 止 頻 率 與 原 理 圖 相 同 ， 參 數(shù) 設(shè) 置 完 成 后 ， 單 擊“ Update”按 鈕 。 然 后 單 擊 “ Simulat

16、e”按 鈕 ， 開 始 仿 真 ?；?去 練 習(xí) 57 作 業(yè) ： 設(shè) 計(jì) 一 平 行 耦 合 線 帶 通 濾 波 器 ， 其 設(shè) 計(jì) 指 標(biāo) 為 ： 通 帶 2.42.5GHz， 帶 內(nèi) 衰 減 小 于 2dB， 起 伏 小 于 1dB， 2.3GHz以 下 及 2.7GHz以上 衰 減 大 于 40dB， 端 口 反 射 系 數(shù) 小 于 -20dB。 板 材 參 數(shù) ：H:基 板 厚 度 (1.5 mm)， Er:基 板 相 對 介 電 常 數(shù) (2.65)Mur:磁 導(dǎo) 率 (1)， Cond:金 屬 電 導(dǎo) 率 (5.88E+7)Hu:封 裝 高 度 (1.0e+33 mm)， T:金

17、 屬 層 厚 度 (0.035 mm)TanD:損 耗 角 正 切 (1e-4)， Roungh:表 面 粗 糙 度 (0 mm)報(bào) 告 要 求 ：（ 1） 簡 單 敘 述 平 行 耦 合 線 帶 通 濾 波 器 原 理 （ 自 己 查 文 獻(xiàn) ） ；（ 2） 給 出 濾 波 器 的 原 理 圖 和 版 圖 ；（ 3） 給 出 原 理 圖 和 版 圖 仿 真 結(jié) 果 ， 并 對 其 結(jié) 果 進(jìn) 行 分 析 。 四 、 濾 波 器 測 試 58 （ 1） 設(shè) 置 頻 率 ： BF=1830MHz, F=2MHz,EF=1990MHz。 設(shè) 置 使 A下 為 插 損 （ 2） 儀 器 按 測 插

18、損 連 接 ， 在 儀 器 輸 入 與 輸 出 口 上 各 接 一 根 短 電 纜 。 兩電 纜 末 端 各 接 一 只 10dB衰 減 器 ， 再 用 一 個(gè) 雙 陰 連 接 起 來 。（ 3） 執(zhí) 行 校 直 通 。（ 4） 拔 下 雙 陰 ， 將 兩 根 電 纜 帶 衰 減 器 的 一 端 ， 分 別 接 到 濾 波 器 的 兩 端口 上 ， 屏 幕 即 顯 頻 響 曲 線 ， 可 按 鍵 換 檔 。 記 下 各 頻 點(diǎn) 的 插 損 和 相 位 （20個(gè) 頻 點(diǎn) 并 畫 出 插 損 和 相 位 曲 線 ） 。1. 插 損 測 量 59 （ 1） 設(shè) 置 M： 常 規(guī) 、 A下 回 損 （

19、 2） 儀 器 按 圖 測 回 損 連 接 ， 電 橋 測 試 端 口 接 上 雙 陽 連 接 器 一 只 ，即 以 雙 陽 為 新 的 測 試 端 口 ， 接 陰 開 路 負(fù) 載 ， 執(zhí) 行 校 開 路 。（ 3） 接 上 陰 短 路 器 ， 執(zhí) 行 校 短 路 ； 接 陰 匹 配 負(fù) 載 進(jìn) 行 校 零 。 。（ 4） 接 上 濾 波 器 的 輸 入 插 座 ， 濾 波 器 末 端 端 接 匹 配 負(fù) 載 。 此 時(shí) 屏幕 上 已 出 現(xiàn) 輸 入 阻 抗 軌 跡 ， 可 按 鍵 換 檔 。 。 （ 5） 按 菜 單 鍵 ， 選 駐 波 返 回 。 記 下 駐 波 和 回 損 數(shù) 據(jù) （ 20個(gè) 頻 點(diǎn) 并畫 出 駐 波 曲 線 ）2. 駐 波 測 量