羅時書+朱彩霞+潘漢壞

摘要：發(fā)夾型微帶帶通濾波器具有工作性能穩(wěn)定，體積小等特點，所以它廣泛地應用在射頻/微波系統(tǒng)電路中。本文首先介紹了發(fā)夾型微帶濾波器的設計原理，然后利用 ADS（Advanced Design System）軟件研究設計了一種抽頭式發(fā)夾型微帶帶通濾波器，并用ADS對設計的濾波器進行了優(yōu)化仿真，得到了滿足設計目標的版圖仿真結(jié)果，論證了設計理論的正確性。和傳統(tǒng)濾波器的設計方法相比，該方法的運用降低了電路設計的工作量，縮小了產(chǎn)品設計周期，提升了器件的性能，它對實際工程中設計微帶濾波器有著很大的實用價值。

關鍵詞：ADS；發(fā)夾型優(yōu)化

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0225-02

濾波器的主要作用是用于隔離頻率，讓需要的頻率信號通過，將不需要的頻率信號慮除。濾波器是射頻收發(fā)端系統(tǒng)廣泛使用的一個無源器件，它的性能好壞會直接決定系統(tǒng)性能指標能否實現(xiàn)。射頻和微波電路中使用最多的就是微帶線濾波器。微帶濾波器一般有平行耦合微帶濾波器，交指濾波器和發(fā)夾型濾波器等。本文就是設計一個發(fā)夾型微帶帶通濾波器。

1 發(fā)夾型帶通濾波器的設計方法

發(fā)夾型微帶帶通濾波器結(jié)構比較緊湊，它可以由半波長諧振單元和平行耦合線彎成“U”型結(jié)構得到，我們稱此類[“U”]型諧振電路為發(fā)夾諧振。所以發(fā)夾濾波器的設計也可采用平行耦合線濾波器或半波長諧振濾波器的設計方程。但是彎曲成“U”型的諧振器也得考慮到耦合線長度的減少量，因為它會降低諧振器之間的耦合。倘若兩個發(fā)夾臂之間的距離靠得非常近，那么它們本身也能夠等效為一組耦合線，這會在一定程度上影響到電路的耦合。為了提高發(fā)夾濾波器設計的精確性，將采用一種全波EM仿真的設計形式。

發(fā)夾微帶線線寬一般取1mm，“U”型臂間距取2mm，由上式可以算出輸入端和輸出端的抽頭位置t為5.44mm，由抽頭線的終端匹配阻抗50Ω可以得到抽頭線的寬度為1.81mm，由耦合系數(shù)M1，2和M2，3和兩個相鄰發(fā)夾的間距s1和s2，s1約為0.25mm，s2約為0.45mm（該圖是通過ful1-wave EM仿真求得）。

繪制ADS發(fā)夾線帶通濾波器原理圖，設置參數(shù)，開始電路仿真、參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化后的原理電路如圖1，優(yōu)化后仿真曲線圖如圖2。

因為原理圖仿真是在理想情況下進行的，它沒有將電路板實際制作中可能遇到的各種耦合、干擾等因素考慮進來，所以想要使仿真結(jié)果更加精確，就有必要在ADS中再進行版圖仿真。在整個ADS仿真過程中，可能會出現(xiàn)原理圖仿真曲線符合要求，版圖仿真曲線卻偏離指標要求的情況，這種情況下就需要回到原理圖中依據(jù)版圖仿真曲線和指標要求的差別來調(diào)整參數(shù)，這樣多次調(diào)整參數(shù)，直到滿足指標要求為止。經(jīng)過多次的調(diào)參優(yōu)化后，最終得到了滿足指標要求的發(fā)夾型濾波器版圖如圖3，曲線圖如圖4及優(yōu)化后尺寸數(shù)據(jù)如表1。

3 結(jié)束語

從發(fā)夾型微帶濾波器電路仿真過程可以發(fā)現(xiàn)，ADS軟件極大的便利了微波電路設計。通過ADS設計、仿真，我們發(fā)現(xiàn)只進行原理圖仿真是不夠的，還需要對微帶帶通濾波器進行版圖仿真，直至其仿真取得理想的仿真效果。雖然軟件仿真不能替代實物制作，但是版圖仿真的尺寸和實物尺寸無限接近，所以它對微波電路分析具有很重要的指導作用。ADS軟件的使用，極大地縮短了設計周期，提高設計效率。

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