应用serenade8.7设计小型微波带通滤波器

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1、应用Serenade8.7设计小型微波带通滤波器

2、第1...【摘要】本文论述了应用Ansoft公司的Serenade8.7微波仿真软件设计两种改良型微带交指型带通滤波器与微带耦合线带通滤波器的设计方法，通过实例对这两种微带带通滤波器进行了计算机最优化仿真设计，并给出了优化仿真结果。实验结果表明，利用此软件的优化结果设计出的改良型滤波器具有良好的滤波性能，而且无需调试、一致性好，适用于工程设计。【关键词】平行耦合，交指，带通滤波器，Ansoft一.引言微波带通滤波器是现代电子系统中的关键部件之一。在实际应用电路中，微带滤波器容

3、易与其它无源微波电路和有源微波电路器件集成，实现微波部件和系统的集成化。所以，这种滤波器在工程设计中被广泛应用。由于微带滤波器采用的是印制工艺制作电路，因此具有很好的重复生产性，能够保证滤波器有很好的一致性。对于文中这两种结构的微带带通滤波器的设计，从已发表的文献来看，以往的滤波器设计只考虑相邻两根微带线之间的耦合关系，而没有考虑输入、输出的耦合，所有微带耦合线之间的耦合以及微带T型接头对滤波器性能的影响。而在实际电路应用中发现，这些效应对滤波器的性能有很大的影响。显然，这是一种简化了的近似设计，由此设计出的滤波器性能较差，

4、得不到预期效果。此外，由于滤波器是反射型器件，能否充分发挥滤波性能的关键在于端口阻抗匹配、良好的微波接地及防止空间信号串扰。显然，要得到高性能指标的滤波器，就必须将上述所有内在、外在因素考虑进去，进行更加精确的设计。所以，本文给出了用于这类滤波器的简单设计方法，将自己编制的滤波器拓扑结构与Ansoft公司的Serenade8.7微波仿真软件相结合，运用一定的设计经验，全面考虑电路中各种因素的影响，提高设计准确性和可信度，就可以一次完成滤波器的最佳设计。二.设计思路在实际的带通滤波器设计中，总需要考虑下面一些问题，诸如：滤波器

5、形式、实现预定特性所需的滤波器节数、滤波器的带宽以及滤波器的结构等。我们知道，对交指型滤波器的理论分析由平行耦合线滤波器演化而来。其节数的计算遵循下面的公式：对于终端短路式滤波器，其滤波器节数Nf短路是500)this.style.ouseg(this)">对于终端开路式滤波器，其滤波器节数Nf开路是500)this.style.ouseg(this)">式中：500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">对于窄带（30%以下），500)this.style.

6、ouseg(this)">,Nf短路和Nf开路可简化为相同的形式：500)this.style.ouseg(this)">对于最平坦滤波器，在给定特定频率上的阻带衰减后，滤波器的节数的近似公式为500)this.style.ouseg(this)">对于窄带（30%以下）,500)this.style.ouseg(this)">,上式可以简化为500)this.style.ouseg(this)">在根据上面的公式确定了滤波器的节数后，我们就可以利用Ansoft公司的Serenade8.7微波仿真软件对滤波器的性能进行最优化

7、设计。设计过程如下：首先要建立滤波器的拓扑结构模型，给出元件模型的几何数据初始值及变化范围，这一步很重要，因为滤波器的拓扑结构决定了滤波器的形式，从而也就决定了滤波器的特性；而初始值及其允许变化的范围将直接关系到优化的成功与否。在这两种滤波器的优化设计里，我们从给定的基片参数(如：介电常数、板厚以及壳体厚度等)利用此软件提供的TransmissionLines功能计算出元件模型的几何数据初始值，如：中心频率的1/4波长线长度、50Ω线宽等。然后定义需要的模块，最基本的包括频率控制模块、变量模块、基板定义模块、目标模块以及端口

8、。频率控制模块即输入电路仿真的频率范围和频点数；变量模块用于定义变量及其运算关系；基板定义模块用于定义微带线等分布参数部件的基板特性；目标模块用于定义优化目标；而端口则表示电路的输入、输出。在给定了所有参数后，根据加工时所能达到的耦合缝隙精度，再通过对滤波器整体性能优化就可以确定出对应的平行耦合线宽度，然后就可以选取合适的优化方法对电路进行分析优化并观察仿真结果。在这里，值得一提的是，Ansoft公司的Serenade8.7微波仿真软件计算快捷准确、功能强大、界面友好、通用性强，所提供的电路仿真工具和设计环境紧密结合，要建立

9、已设计好的电路的拓扑结构模型非常方便、实用。同时，利用此软件设计微波电路可缩短研制周期，提高工作效率，节约生产成本，值得在微波工程设计中广泛推广和应用，因此受到越来越多的微波工程师们的欢迎。下面，我们简单介绍一下这两种结构带通滤波器的拓扑结构形式。1．微带交指型带通滤波器所谓交指型滤波器，