射频微带900MHz带阻滤波器的设计

上海电力学院本科毕业设计（论文）题目：射频微带900MHz带阻滤波器的设计院系：计算机与信息工程学院专业年级：通信工程专业xxx班学生姓名：xx学号：xxx指导教师：2012年6月10日射频微带900MHz带阻滤波器的设计摘要当前，无线通信技术高速发展，人们对无线产品的需求迅速增长，滤波器在这些产品电路中就扮演着重要的角色，随着通信技术的发展而取得不断进展的同时,对滤波器的需求也越来越多。本论文首先介绍了微波滤波器的发展历史，现实社会中的应用，当前的研究情况以及仿真软件ADS的运用。然后根据滤波器设计的数学理论模型，运用仿真软件ADS进行带阻滤波器的设计仿真，主要介绍了巴特沃斯和切比雪夫等模型的带阻滤波器的设计方法，以及微带线滤波器的设计，同时借助ADS软件对所涉及的带阻滤波器进行了仿真和优化，最终得到比较理想的滤波器。关键词：带阻滤波器,切比雪夫,巴特沃斯,微带滤波器,ADSRF900MHzBAND-STOPFILTERDESIGNAbstactCurrently,withthehigh-speeddevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,thedemandforwirelessproductsisrapidlygrowing.Thefiltercircuitintheseproductsplayanimportantrole,andcontinuedprogresswiththedevelopmentofcommunicationtechnologyatthesametime,thedemandsforfilterisincreasinglyhigh.Thispaperfirstdescribesthehistoryofthedevelopmentofmicrowavefiltersintherealworldapplications,thecurrentstudy,aswellastheuseofsimulationsoftwareADS.Basedonthemathematicaltheoryoffilterdesignmodel,theuseofsimulationsoftwareADSdesignandsimulationofband-stopfilter.HerewemainlyintroducesthemodelofButterworthandChebyshlfband-stopfilterdesignmethods,andmicrostriplinefilterdesign,withtheADSsimulationandoptimizationsoftwareinvolvedintheband-stopfilters,andultimatelytotheidealfilter.Keywords:band-stopfilter,chebyshev,butterworth,microstriplinefilter,ADS目录1绪论......................................................................11.1滤波器概述...........................................................11.1.1滤波器研究背景和意义...........................................11.1.2发展历程及国内外现状...........................................21.1.3微波滤波器的概述...............................................21.2滤波器的基本理论.....................................................31.2.1滤波器的原理、定义及分类.......................................31.2.2原型滤波器元件的归一化及其计算.................................31.3ADS2006A仿真软件....................................................52切比雪夫与巴特沃斯带阻滤波器设计...........................................82.1简介及步骤介绍.......................................................82.1.1切比雪夫滤波器简介.............................................82.1.2阶数的决定.....................................................92.1.3归一化切比雪夫低通滤波器.......................................92.1.4归一化高通滤波器..............................................102.1.5由高通到带阻的变换............................................102.2实例研究............................................................122.2.13dB切比雪夫带阻滤波器的设计.................................122.2.21dB切比雪夫带阻滤波器的设计.................................162.3巴特沃斯带阻滤波器设计..............................................202.3.1阶数的选取....................................................202.3.2实例研究1.....................................................212.3.3实例研究2.....................................................242.4巴特沃斯带阻滤波器与切比雪夫带阻滤波器的比较........................273微带带阻滤波器的设计......................................................273.1微带线..............................................................273.2微带线滤波器的实现..................................................283.3实例研究............................................................30结论.......................................................................41谢辞.......................................................................42附录LC滤波器设计参量.....................................................43参考文献....................................................................4411绪论1.1滤波器概述当前，无线通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对无线产品的需求迅速增长，滤波器在这些产品电路中就扮演着重要的角色，并随着通信技术的发展而取得不断进展。新的通信系统要求发展一种能在特定的频带内提取和检出信号的新技术，而这种新技术的发展进一步加速了滤波器技术的研究和发展。由于在通讯，雷达，微波等部门，多频率工作越来越普遍，对分割频率的要求也相应地提高，所以需用大量的滤波器。1.1.1滤波器研究背景和意义当前，无线通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对无线产品的需求迅速增长，滤波器在这些产品电路中就扮演着重要的角色，并随着通信技术的发展而取得不断进展。新的通信系统要求发展一种能在特定的频带内提取和检出信号的新技术，而这种新技术的发展进一步加速了滤波器技术的研究和发展。对于无线通信系统而言，滤波器是一种关键的射频器件。滤波器常常可以看成是一种二端口网络，它具有划分信道，筛选信号的功能，是一种重要的微波通信器件，它的性能的好坏往往会对整个通信系统的性能指标缠身直接影响。信息产业和无线通信系统的快速发展导致的相对拥挤的微波频带使得频带划分更加的精细，于是，各类通信系统所能使用的频率间隔也越来越密，从而对滤波器的性能指标的要求也越来越高。随着科学技术的快速发展，新材料领域、新工艺方面也取得了长足的进步，设计体积小、重量轻、性能高、成本低的射频/微波滤波器以及其它器件必将是工程设计和市场竞争的趋势。这就是要求电路一方面要满足电气性能指标，另一方面还要尽可能的减少电路所占用的空间。传统方法设计出来的滤波器结构尺寸一般比较大，在性能指标上也存在着一定程度上的局限性，往往不能够满足现代无线通信系统的要求。现在，在射频、微波电路中较长选用的是波导滤波器、同轴电缆滤波器、带专线滤波器、微带线滤波器。由于微带线结构的微波滤波器体积小、重量轻、通过光刻术容易加工且方便与其他滤波器集成在一起，故许多电路均可使用此类滤波器。[1]21.1.2发展历程及国内外现状1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。---我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。1.1.3微波滤波器的概述微波滤波器作为滤波器的一种，在移动通信中有着广泛的应用。在射频端有源电路中输入输出各级之间普遍存在，各滤波器都用不同的功能和特性要求。滤波器在发射机接收机各位置都起着举足轻重的作用。接收机前段带通滤波器的必要功能是避免由于发射端输出信号泄露而使接收机前段饱和；除去如镜频一类的干扰信号；减少来自天线端的本机振荡器的功率泄露。所以接收端带通滤波器的最佳性能包括衰减以除去干扰，同事减少将直接影响接收端灵敏度的通带插损。发射端带通滤波器的基本功能是从发射端减少杂散辐射功率以避免对其他无线通信系统的干扰，这些无用的信号的主要成分是发射信号皮率的二、三次谐波和本机振荡。另一个重要的功能是衰减掉发射信号中接受频段内的噪声，抑制它到接收机的灵敏度之下。因此发射端带通滤波器必须保持一个宽的阻带以抑制杂散信号，同时能维持低的通带插损和在输出端处理大电平信号。31.2滤波器的基本理