而我国由于各种因素的影响,在滤波器的研究与使用方面相比较西方国家起步较晚,在上世纪50年代后期,我国才开始广泛的使用用于话路滤波的滤波器[6]。70年代中期,人民邮电出版社出版的《微带电路》,开启了我国对于无源微波电路设计的大门。经过我国科研人员的不断学习与创新,在滤波器的研制、生产和应用中努力的追赶着国际的发展步伐,经过几代国人的努力,目前已经可以设计出较高精度的滤波器。但是由于材料集成技术及表面贴装工艺等技术的限制,我国的许多新型滤波器设计还有待提高。
1.3ADS仿真软件的介绍
本文是运用ADS2009仿真软件,对所设计的滤波器进行物理尺寸的计算与原理图仿真的。ADS(AdvancedDesignSystem)是美国安捷伦(Agilent)公司完善并开发出的一款主要用于微波、射频电路以及通信系统的设计与仿真软件。该软件功能十分强大,可以对微波、射频等的各个领域进行仿真,所以是设计者们的首选设计仿真软件。
ADS为用户提供了智能化的操作界面,使用者可以根据设计需要,选择不同的设计面板,且可以对所设计电路进行优化与仿真。ADS支持射频和微波系统开发者所需要的各种类型的RF设计,从简单到复杂,从离散的射频、微波模块到用于通信和航天、国防的集成MMIC[7]。
在初步设计结束后,ADS还提供了一个3D的矩量法电磁仿真功能(Momentum),可以把在实际情况中电路板上的寄生、耦合效应对所设计电路的影响引入进去,进行仿真电磁特性。所以仿真出的S参数结果更加贴近现实情况,有利于设计者对所设计的电路有着更加深入的了解和分析。
应用ADS设计电路一般分为五个步骤:
(1)根据任务书的技术指标,计算出滤波器物理参数,在设计面板添加相应的元件设置好参数并连线,手动保存电路图。
(2)对所设计好的电路图进行优化与仿真,利用ADS把一些元件参数值设为变量,根据设计者设定的理想目标值,ADS进行自动调整,多次运算直到达到理想值。
(3)查看原理图的仿真图,设计者可以自主选择所需要分析的仿真图,包括Smith圆图、S参数图等。根据生成的仿真图与设计指标进行对比。若仿真没有达到设计需求,则需要继续回到(1)(2)进行重新优化设计。
(4)在仿真结果符合设计要求后,对电路生成版图,并进行Momentum矩量法电磁仿真,再次查看仿真结果,与设计指标进行对比。若没有达到设计需求,则继续重新设计优化。
(5)按照生成版图的尺寸做出实物,并对实物进行功能测试,检测是否达到设计要求。
1.4全文结构
本论文通过介绍国内外滤波器的研究现状,引出了该论文所做的课题,详细介绍了设计微带线滤波器所需要的基础知识,包括微波二端口网络、微带线特性与其等效电路以及滤波器之间的转换。介绍了当今短距离无线通信所占用的频率以及本文所设计的滤波器的技术指标及介质基板的参数。详细介绍了平行耦合式与抽头式发夹型两种微带线带通滤波器的设计方法和步骤。最后通过ADS设计且仿真出符合要求的两种微带线带通滤波器。
本论文的章节安排如下:
第一章:绪论
阐述了关于该课题的研究背景与国内外在该领域的研究现状,介绍了本论文使用的ADS仿真软件的概况以及使用该软件进行电路设计的大致步骤。描述了本文即将开展的研究内容。
第二章:设计微带滤波器的基本理论介绍滤波器的分类及其主要技术指标,详细介绍了微波二端口网络基础以及微带线的特性与其等效电路的基础知识。并且从低通原型滤波器入手,详细的介绍了分布参数的微带线带通滤波器与集总参数低通原型滤波器之间的转换。