S波段窄带带通滤波器的优化
引言
近年来,微波系统的设计越来越复杂,对微波滤波器的指标要求也越来越高,传统的设计方法已经不能满足设计的需要,使用微波EDA软件工具进行微波元器件与微波系统的设计,已经成为微波电路设计的必然趋势。Serenade是一种功能强大的微波电路系统仿真软件。应用综合设计法,结合Serenade软件进行仿真、优化,能够克服理论分析精度低的缺点,且使设计周期缩短、设计成本降低。
设计过程
滤波器的设计指标为:
中心频率fc:3GHz;
带宽:2 0%,即0.6 G H z,2.7GHz~3.3GHz:
通带内:S2l>-2dB,S11-20dB;
带外抑制:频带两端±fc×20%,(即2.4GHz和3.6GHz)处,S21≤-25dB;
带内波纹:0.2dB。
具体设计步骤如下:
1.选择标准低通滤波器参数在3.6GHz处,归一化频率
=1.833。指标要求在Ω=1.833处达到-25dB的抑制,经过查表和综合考虑,确定滤波器节数N=5。查表可知,0.2dB波纹的标准5节切比雪夫滤波器归一化参数为:
2.计算归一化带宽
3.根据归一化带宽和标准低通滤波器参数计算奇模、偶模特性阻抗Zo和Zo
取Zo=50Ω。首先根据公式计算下列参数:
计算得:
这些参数代人下列公式可计算Zo和Ze:
计算得
4.确定耦合微带线的原始尺寸
选择PCB板材料,介质基片的相对介电常数为εr=4.2,厚度h=1.5mm,封装高度HU=100mm,每一段耦合微带线的电长度为90°。用Serenade软件中的工具TRL,设置相应的参数,可以计算耦合微带线的原始尺寸W、S、P。
5.应用Serenade进行仿真和优化
在Serenade中建立滤波器的电原理图,如图1所示。
需要注意的是,如果耦合微带线的尺寸小于0.1mm,将使光刻误差过大,而且工艺很难实现,在设计中,这种情况应该避免。如果出现尺寸过小的情况,应该重新优化,或者采用阻抗变换的方法(如可重新选择Z0=70Ω来解决问题。所以,必须对优化后的尺寸进行检查。结果表明,优化尺寸满足工艺要求。最终的优化尺寸如下:
结语
Serenade仿真软件提供了一个优秀的仿真设计平台,设计者可以把精力集中在专业的内容上,而不必为具体的编程花费精力,因而大大提高了工作效率。
- 封装了硅晶体管裸片的S波段功率放大器(上)(03-01)
- 一种S波段窄带带通滤波器的设计和优化(06-13)
- S波段低噪声放大电路设计(01-08)
- 基于ADS的S波段平衡式宽带低噪声放大器设计(07-18)
- 一种S波段宽带GaN放大器的设计(06-29)
- S波段耦合腔行波管非线性注一波互作用方程组的数值(07-16)