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濾波電路的設計與仿真范文1
關鍵詞：Multisim；仿真實驗；電路設計
中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 06-0091-01
濾波器的發展經歷了無源濾波器和有源濾波器兩個階段。無源濾波器是由三個無源元件R、L、C所組成，為了能夠不斷的提高無源濾波器的性能，研究人員刪除了濾波器中的電感元件，用電阻R、電容C以及晶體管三部分所共同構成的有源網絡來代替，這種包含有有源網絡的濾波器就被稱為有源濾波器。
預處理電路中經常需要運用到模擬濾波器，之所以要使用濾波器，就是想把制定頻率信號之外的所有信號進行一定的抑制、消除或者衰減。雖然說數字濾波器的性能經過多年來的發展，有了很大的提高，但是模擬濾波器所具有的的獨特性能是數字濾波器所不能替代的。譬如說，使用數字濾波器進行信號處理時，均需要先進行微弱信號預處理，同時還要對信號的最高頻率進行限制，這些操作就目前而言只有模擬濾波器能夠完成。下面就簡單介紹一下如何使用Multisim來仿真帶通濾波器。
一、巴特沃茲濾波器
該濾波器的主要特點有：通帶內包含有最大平坦段，同時信號在過渡段衰減時，衰減速度較為緩慢，通帶中的相頻特性（尤其是低頻時）幾乎可以線性表示。
設定階數為8的帶通濾波器，按照級聯形式將8階低通以及8階高通濾波器組成次帶通濾波器。在Multisim軟件中輸入設定的電路形式進行仿真，其中輸入頻率為19kHz，幅度為90微伏，截止頻率為2dB。實驗設計的數據采集板示意圖，如圖1所示。經分析可以知道，當理論增益的數值達到30分貝時，實際實驗測量得到的數值要比理論計算出的數值稍小一些；電路中的電阻R，電容C的測量得到數值要比理論計算出的數值存在一定的差異，而且濾波器的各個測量獲得參數與理論設計的也有一些差異；因為實驗過程中所有的數值均是由人工來記錄，這就會造成實驗過程中誤差的出現；電路中信號的微小變化，會造成電路微小噪聲的出現，一定程度上影響測量結果的準確性。但經過比對可以發現，總體上測量結果與理論分析的結果大致相同，各種誤差的出現并未太嚴重的影響實驗準確性，所以使用Multisim軟件進行仿真，與實際電路還是比較吻合的。
參考文獻：
濾波電路的設計與仿真范文2
關鍵詞： 帶通濾波器； 橢圓函數； 微波濾波器； 仿真優化
中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0015?03
濾波器類型的選擇可根據濾波器設計的帶寬等指標和具體的應用場合來選擇。相對帶寬在20%以下的為窄帶濾波器，應選用窄帶濾波器的設計方法[1?5]來設計；相對帶寬在40%以上的為寬帶濾波器，應選用寬帶濾波器的設計方法來設計；而介于兩者之間的為中等帶寬濾波器。由上面的指標可以看出本濾波器是窄帶帶通濾波器[6]。
采用巴特沃斯濾波器[7]來設計可以使通帶內具有最大平坦的幅頻響應；而切比雪夫濾波器[8]的好處是：帶外抑制好，但是帶內有一定的波動；本文設計的濾波器要求帶外近端抑制良好（可以用切比雪夫濾波器或橢圓函數濾波器來實現，但是從后面的分析看要使用LC濾波器，而用LC濾波器的話，使用切比雪夫形式電路元件的值過于小，很難實現，這個可以用軟件仿真來說明），以此可以看出，用橢圓函數濾波器[9?12]更適合。
1 關于濾波器階數N的選擇
2 關于橢圓函數LC帶通濾波器的仿真及設計
對電路各元件值先進行簡單的假定，通過運用ADS進行仿真來審查，并進行優化。
從此電路仿真圖可以看出中心頻率準確的落在450 MHz上，帶內插損比較小，而且帶外抑制也比較明顯，而且線圈的值相對并不是很小，實際上可以實現，基本上符合制作要求，予以采用。到此本節設計仿真結束，下面進行此電路的制板。
3 關于橢圓函數LC帶通濾波器的電路的制板
4 制作此橢圓函數LC帶通濾波器及其調試
首先是線圈的繞制。根據以上的結論，線圈的繞制是關鍵的過程。最大的是250.2 nH，最小的是19.27 nH。本電感采用漆包線進行繞制（所以在將線圈焊制到電路板上之前，將線圈焊腳外部的漆用小刀刮去），繞制250.2 nH的線圈，根據以往對電感線圈的了解和對此線圈的假設，先繞制7圈，進行測試和調節。本設計的電容是采用陶瓷貼片電容，由于該電容的Q值比較低，因此本濾波器的帶內插損并不能如同仿真那樣好，只能調到-4 dB左右，而且本濾波器的駐波系數會比較大。
將另一個繞制的250.2 nH的線圈和一個0.5 pF的電容，按照之前設計的電路進行焊制并用網絡分析儀調試。雖然此次的線圈值和第一個值是一樣的，但是由于貼片電容制作上的誤差以及線圈繞制的誤差等等因素，使得此線圈并不是完全和第一個匝數一樣，所以還要進行多次測量調試和修改才能達到所要求的值。
最后一步是焊制，此過程與23.88 nH線圈的繞制基本相同。接下來就是對整個濾波器進行調整，以達到最好的制作指標。
5 結 語
要設計一個濾波器，首先要分析濾波器的技術指標，選擇合適的濾波器形式，確定濾波器的級數，分析濾波器的帶外特性以及通帶特性，估算濾波器中心衰減和帶外抑制的大小，對濾波器進行合理的設計與計算，最后要對濾波器進行仿真優化，直至達到滿意的技術指標。接著就可以制板，并加工調試。
在調試的過程中，容易忽略電路所產生的寄生電容和寄生電感對整個電路的影響。在對波形進行調試的時候，只對線圈進行了調整，忽略了電容的影響。本身很小的電容在寄生電容的疊加下，可能會比較大的改變開始仿真時候的值。在測試的時候，應該對幾個比較小的電容進行適當的調整并測試，這樣才能比較好的滿足所要求的性能指標。
參考文獻
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濾波電路的設計與仿真范文3
【關鍵詞】電子元器件 電路 容差分析
在設計電子產品時，研究各個參量的變化對電路特性的影響是很重要的，這就是所謂的容差分析。電子元器件在生產過程中由于生產設備的加工工藝誤差或材料等原因，使得生產出的電子元器件的電參數與設計標稱值存在一定的容差，由于該容差的存在，在使用這些器件的電路中會出現通過計算設計的結果與實際測量結果有偏差的情況。因此在電路設計過程中，需要針對電子器件存在的電參數容差對設計電路的影響進行評估，并根據評估結果來選擇器件合適的容差范圍，從而提高電路的可靠性并有利于成本的控制。本文通過具體的容差分析對某通信設備的設計可靠性進行分析。
1 采用容差分析的原因及解決途徑
容差分析方法實際上是性能參數穩定性預測方法。導致設備性能不穩定或達不到可靠性要求的主要原因有：
（1）組成設備的元器件參數通常是以標稱值表示的，其實際數值存在著公差，忽略公差，電路參數可能超出允許范圍，發生參數漂移；
（2）設備工作環境條件的變化；
（3）時間積累引起的器件參數的退化老化效應。
對于一個具體元器件來說，上述第一個原因產生的電路參數偏差是固定的。第二個原因產生的偏差在許多情況下是可逆的。即隨著條件而變，參數可能恢復到原來數值。第三個原因產生的偏差是不可逆的。當上述幾種偏差超過一定限度――設計容限，設備就會產生故障。
當出現這類故障時，用簡單的故障隔離方法，無法確定出某個元器件是否失效或輸入是否正常，通常只能通過以下兩種途徑來解決：
（1）更改電路設計，使電路允許元器件有較大的公差，屬于電路優化設計的范疇；
（2）只對其中影響設備性能參數較大的元器件提出低公差要求，而對那些影響不大的元器件，則用一般公差要求。
2 容差分析需要考慮的參數
在進行電路容差分析時，需要考慮輸入信號或電源電壓、頻率、帶寬、相位等參數的最大變化及負載阻抗特性，也需要考慮電路節點參數、電路元件的過渡特性、時序作用的時間、電路的功率消耗以及在最壞情況下的電路與負載阻抗匹配等參數對電路性能影響。
3 確定待分析的電路
需要進行容差分析的電路是和設備的主要收發性能相關的電路，本通信設備的主要收發性能指標是發射功率、接收靈敏度，這兩項指標在設備中主要由發射射頻電路、接收射頻電路組成，因此需要對這兩個電路的通道特性進行電路容差性分析，這兩個電路由多個子電路構成。
需要進行容差分析的電路包括：
（1）自己搭建設計的子電路（主要由RLC器件組成的射頻濾波電路、匹配電路等）；
（2）外購電路組件；
（3）發射通道主要考慮各子電路的容差對射頻信號增益的影響是否滿足要求；
（4）接收通道主要考慮各子電路容差對其增益、噪聲系數的影響是否滿足要求。
4 明確電路設計的有關基線
被用于進行容差分析的各電路應有明確的設計目標的要求。在進行容差分析前必須提出其指標性要求，并確定最大惡化的基線，作為容差分析中的基準。
5 電路分析
發射通道主要由223MHz低通濾波器、數控衰減器、2個放大器，2個濾波器、功放電路及功放諧波濾波電路組成。其中223MHz低通濾波器和功放諧波濾波器是自設計電路。在進行系統級聯分析前需要對這兩個電路進行容差分析。
接收通道的自設計電路有像頻抑制濾波器，本振濾波器，這兩個電路要在進行通道級聯設計前先進行容差分析。
6 容差分析
進行容差分析需要進行大量的計算工作，目前使用手工計算是不能夠完成這樣的工作量的，因此需要使用EDA工具(本文使用AWR公司的AWRDE電路仿真工具)進行仿真、分析，這樣做起來比較快捷、準確。在設計階段進行容差分析，可以確定所分析元器件及電路的選擇原則，對于器件的采購和后期的調試會有很大的幫助。
確定需要分析的子電路，需要分析的子電路主要為自己設計的功能電路，外購電路、子電路采用廠家提供的性能容差數據來進行分析即可。
7 子電路容差分析
7.1 發射通道223MHz低通濾波器容差分析
223MHz低通濾波器的容差分析，該電路使用的電容是普通貼片電容，使用的高頻電感是1008CS系列電感，電容電感的參數容差設計為5%。該電路的原理圖如圖3所示。
圖3中各器件使用的都是廠家提供的模型，參數的容差的選擇都是5%，對于濾波器的要求是在223MHz以內的插損不能超過1.5dB，二次諧波以上抑制要大于25dB。使用1000次隨機容差仿真的結果如圖4。
由軟件的仿真結果說明使用5%容差的器件是可以滿足設計的要求的。在1000次隨機迭代曲線中，沒有一條曲線是超過限制區的，說明該電路的成品率是100%。
7.2 功放輸出濾波器容差仿真
功放輸出濾波器主要作用是實現功放輸出二次及高次諧波的抑制，其使用電感為自制線繞電感，使用的電容為高Q大功率電容。在仿真中使用Q值為200的電感模型來模擬自制線繞電感，使用Q值為400的電容模型來模擬高Q大功率電容，所有器件的參數容差都設計為5%如圖5。
對于該電路的容差基線要求為223MHz以下的S21不比-2.5dB差，而348MHz以上的S21要小于-35dB。經過對該電路進行1000次隨機迭代仿真后，得到的結果如圖6。
由圖6的仿真結果看出，有部分曲線在223MHz附近出現越界，由軟件得到的電路成功率為99.2%。說明該電路的成品率是足夠高的，而且由于電感是可調器件，可以對電容出現的容差進行調整彌補，還可以使該電路的成品率達到更高。
7.3 接收通道像頻抑制濾波器的容差分析
該電路使用的電容是普通貼片電容，使用的高頻電感是1008CS系列電感，電容電感的參數容差都設計為5%。該電路的原理圖如圖7。
對于該電路的容差基線要求為108MHz以下的S21不比-2.5dB差，而138.2MHz以上的S21要小于-35dB。經過對該電路進行1000次隨機迭代仿真后，得到的結果如圖8。
由圖8的仿真結果看出，沒有曲線出現越界現象，由軟件得到的電路成功率為100%。
7.4 接收通道本振濾波器仿真
該電路使用的電容是普通貼片電容，使用的高頻電感是1008CS系列電感，電容電感的參數容差都設計為5%。該電路的原理圖如圖9。
對于該電路的容差基線要求為88MHz以下的S21不比1dB差，而200MHz以上的S21要小于-35dB。經過對該電路進行1000次隨機迭代仿真后，得到的結果如圖10。
由圖10的仿真結果看出，沒有曲線出現越界現象，由軟件得到的電路成功率為100%。
7.5 通道性能分析
發射通道的原理框圖看圖1，其主要電路子電路構成如表1。
由于AD9858的輸出功率是-5dBm，到功放輸出的功率要滿足47dBm，因此整機的增益必須大于52dBm，由于功放可以調節增益，因此整機增益大于52dB的都能夠滿足設計的需求。使用上表的數據進行1000次隨機迭代的結果如圖11。
由仿真結果說明，在級聯情況下各子電路的差異對發射通道的增益是有影響的。上圖的仿真結果可以看出，所有迭代曲線都沒有出現越界，說明發射通道的電路設計和器件的選型是能夠滿足整通道的設計要求的。
7.6 接收通道性能分析
接收通道的主要外購器件及其容差參數見表2。
在進行通道級聯的增益仿真時，需要將之前仿真好的子電路代入到框圖中進行仿真，對于接收通道的增益性能進行1000次迭代容差仿真結果如圖12。
由圖12可以看出，接收通道的增益設計要求是大于33dB，通過上圖的分析結果可以看出各子電路的自身誤差對接收通道的增益的變化區間落在了35dB-38dB之間，說明該通道設計中采用的電路、和自己設計的子電路是合理的，能夠滿足接收通道的增益的設計要求。
8 分析結論
通過上述對電路的仿真過程及仿真結果說明，自制子電路采用要求為5%容差的器件進行設計的電路是能夠滿足電路設計的要求的。
子電路與外購器件的容差性能對級聯后的發射和接收通道的性能都沒有惡化的現象，說明子電路設計是正確的，對外部器件的選型也是正確的。
因此可以得出結論，本設備的電子元器件選擇和電路的容差設計是符合設計要求的。
作者簡介
鄭劍彪（1978―），男，廣東省廣州市人?，F為中國電子科技集團公司第七研究所工程師。
濾波電路的設計與仿真范文4
關鍵詞： 集總參數；濾波器；ADS
中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2012）1110051-02
0 引言
濾波器是是一種具有頻率選擇特性的無源器件，從各種不同頻率的信號中，濾出有用信號，抑制掉無用或者有害的頻率信號。在無線通信應用技術領域，無源濾波器作為一個重要器件，其指標往往直接影響整個通信系統的性能優劣。而且隨著移動通信、雷達、微波毫米波通信、衛星通信、無線導航等民用、軍事電子等各類通信系統的增加，使得電磁環境異常復雜，導致通信系統中的頻率資源越來越稀缺，所以通信系統頻率間隔也變得越來越密集。如何在日益稀缺的頻率資源內，無失真地取出通信系統所在工作頻率需要的信號，抑制其他無用或有害信號，為濾波器提出了更為嚴格的要求。隨著微波技術和電子器件的發展，各種濾波器層出不窮，但是如何在滿足技術指標的前提下盡可能做出體積小、成本低并易于量產的濾波器是工程應用的核心問題。為了滿足上述要求，在百兆微波頻段內，集總參數LC濾波器作為首選應用在電子和通信設備中[1]。
1 集總參數濾波器的設計方法
按照對頻率成分的過濾特性，濾波器可以分為低通、帶通、高通和帶阻濾波器四種類型，其中低通濾波器是其他類型濾波器設計的基礎，另外三種濾波器可以通過低通濾波器變換得到。
由于不需要內在的推測關系，網絡綜合法已經取代了傳統的鏡像參數法，成為了集總參數LC濾波器的主要設計方法[2]。其主要的設計步驟為：
1）根據技術指標確定所需原型低通濾波器（LPF）的元件個數；根據所需求的濾波特性來得到低通濾波器的結構類型，通過查表得到LPF的階數N；
2）由LPF的階數N得出原型低通濾波器的電路結構，然后查表得到歸一化低通濾波器電路中各LC器件的值；
3）運用頻率和元件變換關系反推出所需類型濾波器的電路結構及其各個元件參數值。
微波通信電路中常用的是帶通濾波器，因此本文以帶通濾波器（BPF）為例研究集總參數LC濾波器的設計和優化，下面給出由歸一化低通濾波器設計帶通濾波器的具體步驟如圖1所示：
1）設計一個歸一化LPF，該濾波器的截止頻率和BPF帶寬相同；
2）按照LPF和BPF的基本單元，進行元件和電路變換。按照對應關系將LPF的四種基本構成單元變換成對應的BPF基本單元[3-4]；
3）將設計得到的BPF電路模型建立ADS模型，仿真濾波器的性能曲線，如果指標不能達到要求需要返回第一步對濾波器進行優化，直至指標滿足要求為止。
2 帶通濾波器的ADS仿真與性能優化
在實際的制作濾波器的過程中，由于理想的濾波器的特性難以實現，因此設計中都是按照某個特定函數形式來設計的，各函數形式各有突出特點，主要反映在截止特性、通帶內的衰減特性和相位特性等。其中切比雪夫型（又稱等波紋濾波器）函數形式由于通帶內有等波紋起伏，而且截止特性特別好，成了集總參數LC濾波器常用的電路類型。下面通過ADS軟件仿真給出集總參數LC濾波器的設計和優化過程。
2.1 濾波器指標
設計一個三階切比雪夫型帶通濾波器，中心頻率為200MHz，帶寬20MHz，兩個端口的特征阻抗為50Ω。
具體指標為：
帶內插入損耗
帶內波紋
在f210MHz處阻帶衰減>15dB。
2.2 ADS仿真
首先要依據歸一化的低通濾波器設計出一個通帶寬度等于待設計帶通濾波器帶寬、特征阻抗等于待設計帶通濾波器特征阻抗的低通濾波器，由于待設計帶通濾波器的帶寬是20MHz，特征阻抗是50Ω，所以這里所要設計的低通濾波器的截止頻率應為20MHz，特征阻抗是50Ω。帶通濾波器基本電路單元中各元件的值可由經驗公式計算出來[5]，得到所如圖2的三階切比雪夫型T形歸一化低通濾波器ADS仿真模型。
三階切比雪夫帶通濾波器采用標稱值電感電容在ADS軟件中的仿真結果如圖3所示：
從圖3中的S21仿真曲線可以看出，設計的三階切比雪夫濾波器在中心頻率200MHz插入損耗較小，達到指標要求，但是整個設計通帶內，插入損耗較大，在f220MHz處阻帶衰減分別為20.797dB和17.847dB，都大于15dB，且帶內波紋
2.3 三階切比雪夫型帶通濾波器的優化
仿真優化能改善射頻系統的性能，必須首要改進其各個功能部件的性能指標。軟件仿真是提高工作效率的一條捷徑，利用ADS對此電路進行優化，主要對反應通帶和阻帶的插入損耗和帶內波紋的S21進行優化。其優化仿真結果如圖4。
通過圖4優化仿真的結果可以看出，該濾波器優化后得到在截止頻率190MHz和210MHz處的插損都分別為0.505dB和0.520dB，和設計要求的0.5dB相差不大，基本符合設計要求，通帶內波紋起伏也很小，控制在3dB以內，其整體設計結果基本都滿足指標要求。
3 結束語
總結了由歸一化低通濾波器設計帶通濾波器的方法。利用ADS仿真軟件對濾波器進行設計、仿真、優化，并最終達到設計指標。
參考文獻：
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濾波電路的設計與仿真范文5
該濾波器幅頻特性自動測試儀的功能是能夠輸出可調頻率的正弦波給被測濾波器,并測量經過濾波電路后的正弦波信號的變化,從而得出被測電路的幅頻特性。下面是幅頻特性檢測的大致步驟即本文安排:第一章是前言,介紹了課題的研究背景,國內外對幅頻特性測試系統的研究現狀,以及論文的選題背景及意義。第二章主要是系統的系統設計部分,首先對濾波器的設計原則與方法進行了介紹,然后設計了一個六階帶通濾波器,對電路原理進行了設計仿真,最后提出了系統設計原理、設計指標與系統結構。第三章主要介紹了硬件電路部分的設計輸入與設計輸出。采用直接數字式頻率合成的方法產生正弦波。選取LM324作為幅度控制電路,矩陣式鍵盤用來完成功能選擇、參數輸入。第四章主要是信號處理部分,單片機與上位機之間進行串口通信,方便進行數據處理、仿真,最后進行繪圖。第五章主要介紹圖形用戶界面GUI,系統測試方法與不同測試方法對比,章末進行了誤差分析。第六章對整篇文章進行總結,最后提出改進措施。
3濾波器幅頻特性自動測試系統硬件電路設計……………………17
3.1正弦掃頻信號發生模塊………………17
3.1.1正弦掃頻信號方案選擇………………17
3.1.2 DDS基本原理………………18
3.1.3 DDS芯片介紹………………19
3.1.4 AD9833芯片波形產生原理 ………………20
3.1.5 DDS硬件設計………………20
3.2數據處理及控制電路………………22
3.3幅度控制模塊………………23
3.3.1芯片簡介………………24
3.3.2幅度控制電路………………24
3.4鍵盤及顯示模塊………………25
4濾波器幅頻特性自動測試系統軟件設計……………… 31
4.1軟件幵發環境………………31
4.2軟件設計方法………………32
4.3系統流程圖………………37
5濾波器幅頻特性自動測試系統測試方法……………… 39
5.1 GUI圖形用戶界面………………39
5.2系統測試………………40
濾波電路的設計與仿真范文6
關鍵詞:微帶線 缺陷地結構 低通濾波器 寄生通帶
中圖分類號:TN713 文獻標識碼:A文章編號:1007-3973 (2010) 02-101-02
眾所周知,低通濾波特性可以通過在傳輸線上加入周期性結構來實現。平面傳輸線和微波電路具有代表性的周期結構是光子帶隙(PBG)和缺陷地(DGS)。PBG一直是平面傳輸線中一種著名的結構。但是,PBG也有缺點,比如:
(1)由于采用許多周期模式,需要大的面積。
(2)對PBG單元很難定義并提取它的等效電路結構。
(3)因此,將它的實際應用擴展到微波電路受到限制。
與PBG相比,DGS微帶線無需建立周期結構即可在某些頻點產生諧振,提供良好的帶阻特性,而且只需用一個LC等效模型就可以表征,可進行電路級快速分析,在同等工藝條件和性能要求上,對考慮電路尺寸而帶來經濟成本變動較敏感的集成電路行業而言,DGS較PBG更具競爭力。現在,DGS在微波電路設計中得到了廣泛的應用,例如濾波器,功分器,耦合器,放大器,振蕩器等等。
在微帶接地板上刻蝕DGS單元結構,相當于在傳輸線上引入了等效電感和電容,改變了接地板上的電流分布及傳輸線的傳輸特性?？梢詫GS單元結構等效為并聯LC電路,LC電路的參數與DGS結構的尺寸有關。DGS禁帶特性的最直接應用就是濾波器的設計。利用DGS設計濾波器有兩種方式:一種是直接利用DGS的頻率選擇特性通過簡單的組陣構成電路。另一種是在通常的濾波器上加入DGS結構,以改善濾波器的性能。文章利用DGS單元結構設計了一個低通濾波器,低通濾波器的并聯電容用加寬微帶線實現。
1圓形DGS單元的頻率特性
在相對介電常數為2.2,厚0.381mm的RT/Duriod5880介質基片上對圓形DGS結構進行仿真,研究它的尺寸變化對DGS結構頻率特性的影響。影響圓形DGS頻率特性的參數主要有兩個:圓形的尺寸、縫隙的寬度。考慮圓形半徑r變化的影響,縫隙寬度區g=0.2mm,仿真計算結果如圖2。保持半徑r=3mm不變,當縫隙寬度g發生變化時,仿真結果如圖3所示。
圖1圓形DGS單元結構
圖2 DGS結構S參數
(g=0.2mm,r=2,3,4,5,6mm)
圖3 DGS結構S參數
(r=3mm,r=0.2,0.3,0.4,0.5,0.6mm)
從以上DGS結構的S參數可以看出,由于微帶線下方的縫隙改變了微帶線等效電路中的并聯電容,而兩側的圓形DGS改變了串聯電感,二者構成的諧振回路在某個頻率上呈現衰減特性,等效并聯電容和串聯電感組成的LC諧振回路在諧振時衰減達到極值。圓形面積的增加使得串聯電感增大,截止頻率降低,等效并聯LC諧振回路的諧振頻率降低,DGS單元的諧振極點也降低。而縫隙寬度的變化并沒有引起截止頻率的變化,但是隨著縫隙寬度的增加,等效并聯電容減小,諧振頻率極點升高。
2對圓形DGS結構的改進
對圓形結構做出改進,在結構中加入一個圓形金屬膜片,形成一個環形DGS結構,該結構以及仿真結果如圖4所示。從圖上可以看出,加入金屬膜片之后可以顯著地減小阻帶外的衰減,并得到更加陡峭的幅頻特性,通過仿真可以知道當金屬膜片的輪廓接近DGS結構的輪廓時,這種效果更加明顯,當縫隙寬度和環的寬度相等時,這種結構具有更好的陡峭性。
3低通濾波器的設計
文章利用改進的圓形DGS結構和H形DGS結構設計了一個五級低通濾波器,截止頻率
2.5GHz,低通濾波器的并聯電容用加寬微帶線實現,兩端以50歐姆微帶線輸入和輸出。
Shanghai University, Shanghai 200072, China[4]. A.K. Verma, and Ashwani Kumar, Design of Compact Five Poles Low Pass Filter using Defected
從仿真結果看,DGS低通濾波器對帶外寄生
圖6 DGS低通濾波器結構示意圖
圖7 DGS低通濾波器仿真結果
通帶能進行有效的抑制,衰減超過20dB的阻帶范圍非常寬,達到(3.6GHz～15GHz),并有一個明顯的衰減極點。濾波器結構很緊湊,僅19mm2mm。DGS低通濾波器與傳統濾波器相比,帶外衰減大,阻帶范圍寬,帶內插損小,輻射損耗低,將DGS結構運用到低通濾波器中明顯地提高了濾波器的性能。
4結論
本文對圓形DGS單元進行改進,增加兩片圓形金屬膜片,得到更加陡峭的幅頻特性。利用該結構和H形的DGS單元設計了一個截止頻率為2.5GHz的低通濾波器,從仿真計算結果看,這種濾波器對寄生通帶具有明顯的抑制,阻帶頻段非常寬,而且結構很緊湊。
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