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《射频微波电路设计及CAD》课程设计报告系别专业：电子信息科学与技术姓名：黄玉婵学号：19720132203332实验日期：2016年5月30日1利用1/4波长，1/2波长谐振器构建小型双波段、三波段带通滤波器设计摘要这篇文章主要介绍了利用λ/4与λ/2谐振器设计的双波段和三波段带通滤波器。λ/4谐振器影响频率较低的通带，λ/2谐振器影响频率较高的通带。每个通带的带宽可独立的受相应谐振器耦合间隙影响。为了证实以上观点，设计了两个实验，并且证实了设想和实际测量是相符合的。关键字双波段、三波段、微带、带通滤波器、λ/4谐振器、λ/2谐振器1目录利用1/4波长，1/2波长谐振器构建小型双波段、三波段带通滤波器设计.............................1摘要...........................................................................................................................................1关键字.......................................................................................................................................11.简介........................................................................................................................................12.双带通滤波器设计................................................................................................................13.三带通滤波器设计................................................................................................................54.结论........................................................................................................................................7附录:.........................................................................................................................................711.简介在现代无线通信系统中，多频带带通滤波器已成为最重要的电路元件的其中之一。近来，越来越多的双波段和三波段滤池已经实现了，因为他们的行为多频段阶梯阻抗谐振器。例如，一个双波段微带带通滤波器使用阶跃阻抗谐振器具有新型耦合方案，提出了以提高布局紧凑性和改善滤波器的性能。伪叉指台阶阻抗谐振器被用来设计紧凑双频滤波器。三带通滤波器使用组合的四分之一波长谐振器的设计。三节阶梯阻抗谐振器可以被用来设计三波段滤波器。三频滤波器使用短和开放设计的短截线加载的谐振器。为了在不增加电路尺寸情况下实现在每个频带带宽要求，这篇文章中提出了一些关于设计小巧的双核和三带通滤波器时使用λ/4和λ/2谐振器时的观点。λ/4谐振器被设计成在较低的通带(多个)共振，λ/2谐振器被设计成在较高通带谐振。λ/4和λ/2谐振器并联配置简单用于获得双通带(三通带)的反应。因此，每个通带的中心频率和带宽可以在一定相关条件下被控制。如λ/4谐振器是用来在较低通带(多个)操作，所以用滤波器使用二（三）阶λ/2谐振器相比，该滤波器的总尺寸减小。采用双波段(2.45/5.25GHz)响应和三波段（2.45/3.5/5.25GHz）响应的设计和制造滤池的两个例子的滤波器的测量结果与该一致的模拟结果。2.双带通滤波器设计图1示出了所提出的双频带的几何形状通网络连接.滤波器由两λ/4发夹谐振器和两个λ/2发夹谐振器。在图1中，经由连接该微带线和所述接地平面由直径为D的圆表示。图1双带通滤波器的布局双通带滤波器的模型截图：(HFSS仿真模型)2图2双通带滤波器的模型图(HFSS仿真模型)在这篇文章中，建议双带通滤波器是要设计介电常数ε𝜏=2.55，损耗在基板上切线tangentδ=0.0029，以及厚度h=0.8mm.双通带频率分别被选择为2.45GHz（F1）和5.25GHz（F2），这是在现代无线商业经常被用到的应用。第一个通带频率可以在一定相关情况下通过调谐λ/4谐振器的长度被控制，而第二通带频率可以通过调整λ/2谐振器的长度。λ/4谐振器的总长度的L11所可以由下列公式计算：𝐿11=𝑐4𝑓1√𝜀𝑒𝑓𝑓𝜀𝑒𝑓𝑓表示基板的有效介电常数.λ/2谐振器的总长度L22可以通过以下公式来计算：𝐿22=𝑐4𝑓2√𝜀𝑒𝑓𝑓利用ADS计算W,L如下图所示：3图3ADS计算微带线带长和宽根据HFSS仿真模拟进行绘图的结果如图所示：图4HFSS仿真结果绘图可以从图中看出，模型的中心频率为2.45GHz和5.25GHz.设计两个λ/4谐振器通带之间的耦合间隙S1到有效地改变的带宽的第一个通带，而第二频带是固定的，如图5。显然，该第一个通带的带宽变小（14.3％39.59％），增加S1从0.8mm至1.2mm，因为耦合结构的相互耦合程度变弱。采用其他方式，如增加λ/2谐振器耦合间隙之间S2，从0.2mm至0.4mm时，所述第二通带的带宽变小（8.29％35.33％），而第一个通带是固定的，如在图6。从模拟结果，我们可以发现各个波段的带宽可以在一个相对狭窄的范围内独立调节。一个简单的双频带通滤波器电路样本是模拟用来演示测量性能的。在图1所建议的滤波器的主要物理尺寸：S1=1.1mm，S2=0.3mm，S4=0.2mm，W1=1mm，W2=0.5mm，L1=5.4mm，4L2=7.7mm，L3=5.1：，L4=8.9mm，D=1mm。图5不同耦合间隙S1下的频率响应可以看出，S1从0.8到1.2mm，低频带带宽逐渐变小，高频带原本应该不变，但S1=1.2mm时，现在出现了偏移。图6不同耦合间隙S2下的频率响应可以看出，S2从0.2到0.3mm，低频带不变，高频带带宽减小。但当S2大于0.3mm时，波形均出现较大异常。可能是模型参数还未达到要求，某些方面设置仍旧不是非常合理等等。53.三带通滤波器设计图7示出所提出的三带通滤波器的布局。图7三带通滤波器的布局图该滤波器包括两个λ/4发夹谐振器，二λ/2发夹谐振器，和两个谐振在第二通频带的频率弯曲的λ/4谐振器。三个通带频率可以独立通过调谐λ/4谐振器的长度或λ/2谐振器来控制。弯曲的λ/4谐振器之间的耦合间隙S3调谐会改变第二通带的带宽（7.43％35.29％），而第一个和第三通带是固定的，其在图5中示出。三通带滤波器的模型截图：(HFSS仿真模型)图8双通带滤波器的模型图(HFSS仿真模型)6根据HFSS仿真模拟进行绘图的结果如图所示：.图9HFSS仿真结果绘图可以从图中看出，三通带模型的中心频率为2.45GHz，3.5GHz，5.25GHz.图10不同耦合间隙S3下的频率响应可以看出，S3从0.6到0.8mm，低频带不变，中频带带宽变小，高频带按论文要求应该不改变，但模拟结果出现偏移。所提出的三频滤波器是在同一基板上制造如上述节中提到。中心频率分别是2.45GHz，3.5GHz，和5.25GHz。74.结论在这篇文章中，已经提出了新的耦合结构来设计双和三频带微带带通网络连接。双通带通过调节λ/2和λ/4谐振器的物理尺寸，产生三通带特性。各通带的带宽可以独立地通过调谐耦合间隙来控制。附录:HFSS仿真后画出的S(1,1)和S(2,1)的波形图：8