基于ADS微帶短截線低通濾波器的設計

西華師范大學物理與電子信息學院 劉小亞 尹彩霞

基于ADS微帶短截線低通濾波器的設計

西華師范大學物理與電子信息學院 劉小亞 尹彩霞

本文采用微帶短截線來實現分布參數的低通濾波器。在文中，介紹了微帶短截線的理論基礎，利用ADS軟件設計出一種通帶頻率范圍為0GHz～6GHz，通帶內衰減小于3dB，在8GHz衰減大于20dB，系統特性阻抗為50Ω的微帶短截線低通濾波器。并進行了優化設計，得出電路板圖以及仿真結果。

低通濾波器；ADS軟件；仿真結果

1 引言

目前，在無線通信系統中，如何抑制干擾濾除諧波分量，同時選擇合適的信道，運用微帶濾波器提取有用的頻譜信號是非常重要的。系統設計的整體性能與微帶濾波器性能的好壞直接相關，從而對濾波器的設計有較高的要求。然而計算機輔助軟件ADS 被廣泛運用，能夠有效避免設計者花費大量時間進行理論推導和計算，有效縮短設計周期，提高設計效率[1]。

2 微帶短截線低通濾波器的理論基礎

分布參數低通濾波器可通過集總元件低通濾波器變換實現，低通濾波器采用微帶短截線實現，其中科洛達（Kuroda）可以將各濾波器元件分隔開，理查德（Richard）變換將集總元件變換為傳輸線段。終端短路的一段傳輸線可等效為電感，當傳輸線的長度為等效關系為[2]：

3 微帶短截線低通濾波器的設計實例

微帶短截線低通濾波器的技術指標如下：通帶頻率范圍0GHz~6GHz，通帶內衰減小于3dB，在8GHz衰減大于20dB，系統特性阻抗為50Ω，微帶線基板的厚度為2mm，基板的相對介電常數為2.7。同時，設計中要求微帶線的相對磁導率為1，電導率為4.1E+7，導體層厚度為0.05mm，損耗角正切值為0.0003。

根據微帶線的參數，計算出微帶線的尺寸如下表所示：

表1 微帶短截線的尺寸

根據微帶線的尺寸，設計的帶有終端負載的微帶短截線低通濾波器原理圖如圖1所示：

圖1 帶有終端負載的微帶短截線低通濾波器原理圖

對原理圖進行仿真，得到微帶短截線低通濾波器數據顯示如圖2所示：

圖2 微帶短截線低通濾波器數據顯示

圖2所示的曲線在通帶內的衰減大于3dB,同時在8GHz的衰減小于30dB，這樣的結果不滿足技術指標，需要調整原理圖，調諧后的原理圖如圖3所示：

圖3 調諧后的原理圖

采用調諧來改變濾波器中終端開路傳輸線段TL5，TL6，TL7的長度，以達到合格的S21曲線。保存調諧后的曲線如圖4所示：

圖4 調諧后的曲線

圖5 由微帶短截線低通濾波器原理圖生成的版圖

由微帶短截線低通濾波器的原理圖可以生成與之對應的微帶短截線低通濾波器版圖，生成版圖時，要去掉微帶短截線低通濾波器兩個端口的Term和“接地”，去掉Term和“接地”的微帶短截線低通濾波器生成的版圖如圖5所示[2]。

4 結論

本文在微帶短截線的理論基礎上，采用微帶短截線來實現分布參數的低通濾波器。在文中，用實例闡述了如何用ADS軟件完成微帶短截線的設計，根據優化仿真結果知道，此設計已經滿足了技術要求。這種電路結構緊湊，方法簡單可行，提高了設計效率和質量。

[1]彭玉峰,林思宏,等．一種基于ADS 的微帶低通濾波器優化設計[J]．微波學報,2012,6．

[2]黃玉蘭．基于ADS的微帶低通濾波器的實現[J]．西安郵電學院學報,2009(05)．

[3]劉長軍．射頻通信電路設計[M]．北京:科學出版社,2005: 174-177．

[4]周正,宋宇飛．微帶線階躍阻抗濾波電路的ADS輔助設計[J]．中國新通信,2010．1．

零輸入響應會按照指數規律快速衰減至零，同時零狀態響應對于每個有界的輸入都是有界的。更深入的分析可知，此估計值不僅說明有界輸入-有界狀態響應的特性，還說明了零狀態響應的邊界與輸入邊界成比例的特性。那么，對于非線性系統這一特性又將如何呢？對于一般的非線性系統來說，它們當然會具有如上的特性，即便是在無激勵系統的原點全局漸近一致穩定這一特殊情況之下也是如此。

5 輸入-狀態穩定性的定義

讓我們把系統（式1）來看成是無激勵系統（式2）的擾動，并在此條件下假設無激勵系統具有李雅普諾夫函數，由此來計算V對u的導數。由于u的有界性，所以存在這么一種可能，即某些情況下在半徑為的球面外有可能是負的，其中取決于。但是上述內容只不過是我們希望出現的結果，而在實際中，例如當函數滿足李普希茨條件時就是這樣的情況。在半徑為的球外的值是負的。

穩定性在電力控制系統中具有重要的地位，人們對它進行了深入的研究并提出了各種穩定性的概念。本文主要研究非線性系統的輸入-狀態穩定性問題，在非線性系統的穩定性概念的基礎上給出非線性系統輸入-狀態穩定(ISS)的基本定義，為以后對電力系統穩定性深入研究打下堅實基礎。

高云（1980—），女，山東臨沂人，大學本科，工作于國網山東濟南市歷城區供電公司調控分中心，從事自動化運維工作。