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基于ADS软件的微带线带通滤波器的设计

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基于ADS软件的微带线带通滤波器的设计
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摘要:该文章讨论的是基于ADS软件的平行耦合微带线带通滤波器的设计过程。利用集总参数低通原型滤波器经过一系列转化可以得到微带线带通滤波器的特性,运用传输线原理和导纳变换公式获得带通滤波器的相关参数,并借助功能强大的ADS软件对微带线带通滤波器的原理图和版图进行设计制作。该软件只需要输入相应的原始数据,便可方便得到频率响应等相关特性。我们也可以借助ADS软件对其进行优化仿真,以得到更加优质的带通滤波器。

关键词:带通滤波器;微带线;传输线;ADS

1.引言

随着近年来无线通信技术的迅猛发展,微波滤波器已经成为作为辨别分离有用和无用资源的重要部件,并大量使用于通信系统领域,其性能的优越直接影响整个通信系统的质量。现代通信对微波滤波器的整体要求越来越高,以求得到更加微小化、轻量化、集成化的高性能低成本的滤波器。本文设计运用微带滤波器印刷电路的方法,可以满足尺寸小、成本低且性能稳定的要求,被广泛运用于无线通信系统中。目前在无线通信系统领域中,微波滤波器的种类日益增多,性能和设计方法各有差异。但总体来看,微波滤波器的设计大都采用从集总参数的低通原型滤波器出发经过一系列变换得到的。本章讨论的是平行耦合微带线带通滤波器的设计,它同样是基于集总参数低通原型滤波器出发,经过等效变换可以得到与带通滤波器相应的低通原型模型,再经过阻抗倒置变换或导纳变换便可以得到相应的带通滤波器的设计模型及相关参数。本文首先介绍微带线带通滤波器的设计原理,然后根据基本原理推导出滤波器的相关参数,再运用ADS软件进行制作、优化和仿真,最后将完整的设计图纸和相关参数拿到工厂加工制成成品。为了验证该微带线带通滤波器的设计和仿真的正确性,本文采用网络分析仪对该滤波器进行了相关测试,测试结果和仿真效果相吻合。

2.微带线带通滤波器的设计原理及设计过程

根据滤波器综合理论,低通原型滤波器是设计其他滤波器的基础。本文设计的带通滤波器同样是在低通原型滤波器的基础上经过变换得到的。图1展示的是集总参数低通原型滤波器到集总参数带通滤波器的变换过程。该图说明根据带通滤波器的频率特性而言,(在通带内)串联臂应采用串联谐振为低阻抗,并联臂应采用并联谐振为高阻抗。而微带线带通滤波器的设计也是在上述变换原理的基础上扩展得到的。一般来说,与微波带通滤波器相应的低通原型有两种模型。一种是电感输入式电路,经变换后为含阻抗K的变换器,另一种是电容式输入电路,经变换后为含导纳J的变换器。

该两种电路互为对偶,衰减特性相同,且都可以转换成等效的带通滤波器。本文设计采用电容式输

入电路,运用导纳倒置变换原理来完成设计。由于阻抗倒置变换和导纳倒置变换的变换原理相似,

图1低通滤波器到带通滤波器的转换

因此本文只对导纳倒置变换原理进行详述。

当平行耦合微带线的长度为l=λ/4时,有带通滤波的特性,但其不能提供陡峭的通带到阻带过渡,但将多个耦合微带线单元级连后便可以具有良好的滤波特性。设计这种微带线带通滤波器最为关键的一步就是把上述的低通原型用K或J变换器变换为变形低通,再运用阻抗倒置或导纳倒置变换得出最后的变换形式。由于本文设计选用的是导纳倒置变换,所以下面介绍导纳倒置变换的具体变换过程。设计步骤的前两步就是确定中各元件的归一化值,并选定电容式输入电路。第3步经过变换得图2(a),它表示含有导纳倒置变换器的变形低通原型。图2(b)表示从图2(a)导出的带通滤波器,图2(c)表示用电纳斜率参量表示的微波带通滤波器。即到图2(c)就是从含低通原型到含J微波带通滤波器的变换的全过程。经过上述变换,我们可以得出含导纳倒置变换器J的微波带通滤波器的

图2(a)含有导纳倒置变换器的变形低通原型

图2(b)从图2(a)导出的带通滤波器

图2(c)用电纳斜率参量表示的微波带通滤波器

实用公式为电纳斜率:

根据上述公式可以计算出耦合微带线各节奇偶模的特性阻抗,根据奇偶模的特性阻抗,运用ADS软件可以确定微带线带通滤波器每节微带线的尺寸关系。

下面讲述的是本文运用导纳倒置变换原理并结合ADS软件来设计一个平行耦合微带线带通滤波器的具体过程。该平行耦合微带线带通滤波器的设计指标如下:

平行耦合微带线带通滤波器要求3阶,带内波纹为0.5dB,系统特性阻抗为50Ω。

设计平行耦合微带线带通滤波器的步骤如下:

(2)计算各节奇偶模的特性阻抗,该滤波器需要4节耦合微带线级连

(3)计算各耦合线节的奇偶模特性阻抗

(4)根据上述计算出的奇偶模特性阻抗和相移以及设计指标中的各项参数,运用ADS软件可以得到该平行耦合微带线带通滤波器各节的尺寸大小,如表1

表1计算微带线的尺寸

・在20GHz处,S21的值为-08450dB。

・在22GHz处,S21的值为-89030dB。

・在22GHz处,S21的值为-07840dB。

进行优化后,以上数据满足技术指标,该原理图符合本次微带线带通滤波器的设计要求。

图3带通滤波器原理图优化数据

(6)下面由平行耦合微带线带通滤波器的原理图生成版图,并对版图进行仿真。图4是由平行耦合微带线带通滤波器原理图生成的版图。对比上述原理图可以发现,原理图中构成滤波器电路的各种微带线元件模型在版图中已经转化成实际的微带线。以下数据是平行耦合微带线带通滤波器版

图4由平行耦合微带线带通滤波器原理图生成的版图

・在20GHz处,S21的值为-08870dB。

版图的仿真数据与原理图的仿真数据有一些差异,这是由于版图的仿真方法与原理图的仿真方法不同。但是版图的仿真数据同样满足设计指标。至此,本文的平行耦合微带线带通滤波器的设计过程完毕,最后将上述得到的版图与相关数据送往工厂进行加工便可制成最终成品。

3.结论

本文主要讨论的是平行耦合微带线带通滤波器的设计过程。根据设计要求,首先计算低通原型

滤波器的参数,并运用导纳倒置变换得出相应的带通滤波器的设计参数,通过计算得出每节滤波器的奇偶模和尺寸大小。然后运用ADS软件设计原理图并对其进行优化仿真,最后进行版图的设计与仿真。经验证,得出的数据符合本次平行耦合微带线带通滤波器的设计要求。这种平行耦合微带线带通滤波器的设计方法具有简单、高效和精确等特点。本文设计的微带线带通滤波器用印刷电路的制作方法,可以满足尺寸小、成本低且性能稳定等要求,被广泛运用于无线通信系统中。

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计算机走进了千家万户为人们的生活带来了很多便捷,为公司信息管理带来效率,信息的管理深入到个人、集体和国家,然而,软件系统安全缺陷给井然有序的社会带来了巨大的安全隐患。要保护已知软件模式不被攻击就要对安全应用系统软件进行......
基于FPGA的八位加法器的设计
发布时间:2022-11-12
【摘 要】FPGA即现场可编程门阵列。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。该设计采用FPGA技术,运用VHDL硬件语言设计八位加法器的ADD4模......
浅谈基于计算机网络系统包装设计的软件开发技术
发布时间:2016-12-12
引言 随着科学技术的发展和进步,计算机应用的领域已经越来越广泛,其带给人们的惊喜也越来越多。将计算机应用到生产领域已经不是其创新的表现,但是基于计算机网络系统包装设计所进行的软件开发技术创新则是其在包装设计领域的重要展......
基于AT89S52的超声波测距系统设计
发布时间:2022-12-13
关键词:单片机;温度补偿;超声波 Design of Ultrasonic Range Finding System Based on AT89S52 AN Yu-lEi (School of Information, Zhuhai Campus, Beijing Institute of Technology, Zhuhai 519085, China) Key words: MCU; t......
基于国内计算机软件维护的新讨论
发布时间:2022-11-07
摘 要 信息化高速发展的今天,计算机技术无处不在,它已经深入到人们生活的各个方面。与此同时,计算机技术的更新换代非常快,各种应用软件层出不穷。应用软件的不断研发、生产,人们的需求得到多方位的满足,目前的现实问题就是整个......
探究基于DLNA 的多屏互动智能终端软件的相关设计
发布时间:2017-05-27
随着数字家庭的诞生与发展,现在用户可通过智能终端设备上的娱乐软件观看电影、收听音乐和刷新微博等,家庭娱乐处于全新的数字时代。但是家庭娱乐现还处于发展期,当前都市家庭娱乐涵盖的多媒体产品多是围绕智能电视、电脑或者Pad等比较独立的电子产品。其搭载着娱乐软件广泛应用于家庭中,且各有各的优势,但独立分散的电子产品缺乏系统性,无法给家庭成员提供良好的互动体验,基本都是自娱自乐,使得人们对家庭娱乐互动需求日.........
微博书记冶带队走进微时代
发布时间:2023-02-16
刚进村子,扑面而来的欢声笑语与热烈气息像一股魔力,吸引着大家的目光和脚步,这是新疆维吾尔自治区博乐市小营盘镇塔翁哈木尔村。塔翁哈木尔村是个多民族的村子,有汉族、回族、维吾尔族、哈萨克族、蒙古族等8个民族的人口混居。村里......
皮带机转弯装置的设计应用
发布时间:2015-07-30
【摘要】徐庄煤矿7191工作面溜子道由于有一个17.50的夹角,系统运输。由于变向的存在,使原来的运输系统复杂化,一部带式输送机能够解决的运距,现在必须变成一部带式输送机与一部刮板输送机搭接。徐庄煤矿根据7191工作面溜子道由于有......
SDR:软件定义的无线电
发布时间:2023-05-06
SDR(SoftwareDefinedRadio是一种无线电广播通信技术,它基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。换言之,频带、空中接口协议和功能可通过软件下载和更新来升级,而不用完全更换硬件。SDR针对构建多模式、多频和多功能无线通信设备的问题提供有效而安全的解决方案。SDR能够重新编程或重新配置,从而通过动态加载新的波形和协议可使用不同的波形和协议操作。这些波形和协议包含各种不同的部分.........
基于Moodle平台构建《软件工程》网络课程的设计与实践
发布时间:2022-12-09
摘要:Moodle平台在国外得到广泛应用,在对Moodle平台研究的基础上,分析了信息时代基于Moodle构建网络课程的重要性,对《软件工程》进行网络课程设计,给出在Windows系统下《软件工程》网络课程的实践和效果。 关键词: Moodle;网......
带扰动观测器的永磁同步电机非线性预测跟踪控制
发布时间:2020-01-16
摘要:针对永磁同步电机系统转速跟踪控制问题,基于非线性预测控制方法设计控制系统,使该系统满足高性能控制要求。并将负载转矩作为未知扰动来考虑,利用扰动观测器得到其估计值,从而提高系统鲁棒性。仿真实验结果表明,本文方法能够快速准确地实现转速跟踪,并提高系统对负载转矩扰动的鲁棒性。关键词:永磁同步电机;非线性预测控制;转速跟踪;扰动观测器中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1005-2615(.........
图像快速统计排序滤波设计及其FPGA实现
发布时间:2023-05-09
摘要:本文提出了图像处理并行快速统计排序滤波算法。该算法基于FPGA进行设计,首先采用全并行比较方式实现滤波窗内数据排序,然后通过流水线方式实现滤波输出。根据此算法可进行最大值滤波、中值滤波等统计排序滤波处理,提高了处理......
基于UVM验证方法学的RF基带模块验证
发布时间:2023-04-15
引言 验证最基本的目的在于测试被测对象DUT的正确性,其最常用的方法就是给D U T施加各种不同的激励,并观测DUT的输出结果,把此结果与期望值相比较,判断DUT正确与否。近年来,随着集成电路设计向超大规模发展,芯片验证工作变得越......
基于Android智能手机的新型农民教育软件的设计与实现
发布时间:2019-11-09
摘要:针对目前河南省新型职业农民教育中存在着一些局限性,如培训时间短、形式单一,缺乏方便实用的教育平台等,设计了一种新型的职业农民微型培训平台,探讨了平台使用的关键技术,并对主要功能模块进行了描述。平台具有界面友好、时效性强、多平台通用等特点,学习资源有文字、音频、图片、视频等多种媒体形式,受众易于接受,且平台数据库可以和农业专家系统数据库相连,学习资源丰富。关键词:新型职业农民教育;微平台;An.........
基于能带匹配理论设计 CO2光催化还原催化剂的研究进展
发布时间:2023-06-29
据报道,2012 年全球二氧化碳排放量又创下了历史新高,达到了 356 亿吨。据政府气候变化专门委员会发布的最新气候变化评估报告显示,在过去的一百年里,由于 CO2等气体造成了严重的温室效应,致使全球温度升高了 0.3~0.6℃,海平面平......
垂直波纹挡边胶带机的应用分析
发布时间:2023-02-19
1技术概述 1.1连接技术 在该设备中基带、挡边带以及横隔板的结构连接均采用了螺栓连接以及高强度硫化的技术方式需要特别提示的是,在设备中波纹挡边在采用硫化的方式时期位置应当在基带两侧为了方便更换则需要在基带同横隔板或者横隔......
制度设计在生态文明建设中的“过滤器”功能
发布时间:2023-05-20
摘要:生态文明作为一种更高级的文明形态,植根于农耕文明和现代工业文明的沃土,从人与自然的对立走向人与自然的高度和谐,其价值诉求绝不是单向度的,而是涉及社会生活的方方面面。在全面深化改革开放、加快转变经济发展方式的当下......
基于CDIO理念的软件开发类课程教学项目设计研究
发布时间:2022-08-09
基于CDIO理念的软件开发类课程教学项目设计研究 目前,高职软件开发类专业的人才培养目标大多设定为满足程序员等类似岗位的职业需求上。要求学生能够掌握相关开发工具以及开发语言的使用,能够参与到相关项目的开发工作当中。但随着软件......
基于BU―64843T8的1553B总线接口设计
发布时间:2022-11-02
摘要:提出了基于BU-64843T8的1553B总线接口设计方案。该设计采用了DDC公司最新发布BU-64843T8芯片作为1553B总线协议转换芯片,该芯片集成了1553B总线协议转换接口、1553B总线收发器和隔离变压器,实现了硬件设计小型化、低成本的目标......
基于SigmaDSP的无线Sound Bar系统设计
发布时间:2022-09-05
摘要:针对目前平板电视等设备对高品质音响系统的要求,设计了一款具有优越音频性能的SoundBar音响系统,该系统以ADI的SigmaDSP数字音频处理器为核心,配合蓝牙等模块,还可实现智能手机、平板电脑等设备的无线音频播放。关键词:SoundBar;无线;SigmaDSP;音响中图分类号:TN912文献标识码:A文章编号:2095-1302(2015)01-00-020引言由于平板电视的日益普及,.........
基层带兵经验谈
发布时间:2022-10-05
[摘要]做好“个别人”的思想工作,是基层政治工作的一项重要内容,是做好预防犯罪和事故工作的重要环节。本文在广泛调查收集基层连队好的做法,总结经验的基础上,从现阶段基层连队“个别人”的主要特点入手,细致分析其主要原因,重......
浅谈基于构件的软件工程技术研究
发布时间:2016-12-28
信息时代的到来,人们对于电子产品的依赖性越来越大,同样电子产品对于人们的工作也起到了至关重要的作用。而软件对于电子产品的性能起着决定性的作用,而软件工程存在的目的就是为了解决软件在运行过程中可能会出现的问题。所以笔者对......
“一带一路”软实力:国家的朋友圈
发布时间:2022-11-16
“一带一路”并非一句空泛的口号或权宜之计。这一战略是中国与世界整个格局进入“新常态”之后,对内对外的根本需求和长远的发展方向。单纯出于国内利益的推广,或者简单外露的宣示是不适宜的,会收效甚微甚至引发误会。而在传统经济......
现行通用审计软件缺陷及其设计观念变革
发布时间:2023-03-12
通用审计软件是EDP审计中最广泛使用的 计算 机审计辅助工具和技术,最早产生于20世纪60年代中期,当时国外某些大型财务公司为了提高审计工作效率,自己开发或合作开发了能够 应用 于多种审计环境的审计作业和管理软件。 通用审计......
眼科手术固定带的设计与应用
发布时间:2016-01-06
【摘要】 本文通过对本院眼科手术床结构特点的研究, 为患者设计出结构科学、使用方便的固定带, 保证全身麻醉时患者的手术安全, 固定带的应用可提高患者安全度。护士在工作中要细心观察, 对临床护理工具使用过程中发现的问题及时提......
基于AT89C51的简易家用报警器设计
发布时间:2023-02-19
【摘要】基于单片机的家用防盗系统,是以AT89C51单片机为核心,以热释电红外传感器、声音报警器为输入的装置,并附有放大电路,GSM无线模块,液晶显示,供电电路等输出。主芯片采用AT89C51单片机,其具有抗干扰能力强,灵敏度高,成本......
基于dsPIC30F6010的智能伺服控制器设计
发布时间:2023-05-14
【摘要】采用经典的PID控制方法的伺服控制系统,在转动惯量变化后的控制效果不佳,必需通过重新整定控制参数,才可以达到到满意的控制效果;在建立含有转动惯量因素的控制对象模型,对伺服系统受转动惯量变化的影响进行分析;设计基于......
微信支付带来的移动支付时代
发布时间:2023-04-12
摘 要:在移动互联网飞速发展的今天,腾讯微信显然已经成为了即时通讯类软件中的领头羊,而随着微信开放体系的形成,微信支付也在移动支付领域中散发出新的巨大能量。未来,微信支付是否会完全融入到人们的支付活动中,到底会对我们的......
复杂环境下基于相关滤波的行人跟踪方法研究
发布时间:2022-10-15
摘要:近几年,基于相关滤波的跟踪方法得到很大的改善,Staple跟踪算法在KCF跟踪方法的基础上引入颜色特征和多尺度检测,使得算法的跟踪准确度得到大的提升,但是因为Staple算法中模型一直更新,目标被遮挡一段时间后,模型不能很好地表达目标行人,导致跟踪效果下降。为此,在该文中,当方向梯度直方图特征模型大于给定的阈值时,仅仅使用梯度方向直方图特征进行跟踪,否则使用颜色特征对此进行补充,同时,颜色特.........
通信:设备商受益宽带中国专项行动
发布时间:2022-10-30
1、通信设备商受益宽带中国专项行动。 2、4G网络建设热潮持续。 推荐中兴通讯、烽火通信、中恒电气、光迅科技、天喻信息、恒宝股份、三维通信。 ......
微灌系统中过滤设备的应用
发布时间:2023-01-07
通常微灌系统是由水泵、仪表、控制阀、过滤器组成的首部枢纽和担负着输配水任务的各干管、支管、毛管组成的管网系统以及直接向作物根部供水的各种形式的灌水器3部分组成的。其中灌水器是完成灌水任务中最末级的关键设备,被称为微灌系统......
清代的“黄带子”与“红带子”
发布时间:2023-07-12
满人入主中原后,并没有如以往朝代那样,将皇族的宗室上溯很远,只推及努尔哈赤的生父塔克世(顺治五年追尊号为显祖宣皇帝)本支,伯叔兄弟等旁支,则称“觉罗”。宗室系黄带子,觉罗系红带子,以示皇族身份尊贵与识别。然而,清代“黄带子”与“红带子”们贵族身份的获得虽始于血缘,却不是一劳永逸、一世不变的。其间,也存在着不间断的赏、革、降,还有调整与变动。赏有清一代,获赏得黄红带子者,多集中于前期,因军功累绩等情.........
基于WebRTC的浏览器端Web服务器的设计与实现
发布时间:2022-12-21
【摘 要】WebRTC具有简单易扩展、开放标准、开源免费的特点。通过介绍利用WebRTC提供的标准API快速开发Web应用,研究了传统Web服务器存在的问题,分析了其存在问题的瓶颈,并实现了基于浏览器的Web服务器。系统地实现WebRTC技术可以为......
基于PLC带式输送机监控系统的研究
发布时间:2023-02-27
【摘 要】带式输送系统由于其可以实现连续运输的特点,提高了许多物料运输场合的运输效率,受到了广泛的好评和肯定。本研究着眼于带式输送机的自适应控制系统,将PLC技术融入到带式输送机的监控系统当中,并分析和建立了动力系统的数......
基于单片机的超声波测距系统设计
发布时间:2022-11-18
基于单片机的超声波测距系统设计 众所周http://WwW.LWlM.cOm知,城市轨道交通的检修为了不打扰正常的运营通常放在半夜进行,而在此过程中如要进行一些非接触式的检测项目时,往往由于现场的光线昏暗或是检测条件有限,通常是由检修的老......
KU波段低噪声放大器设计
发布时间:2022-12-16
摘要:本文主要从低噪声扩大器设计理论与低噪声放大器的设计与仿真两面进行了分析,以供参考。 关键词:KU波段低噪声放大器;设计;理论;仿真 中图分类号: S611 文献标识码: A 一、低噪声扩大器设计理论 (一)低噪声扩大......
设计需给给客户带来快乐
发布时间:2013-12-18
设计需给给客户带来快乐的毕业论文怎么写,小编为你提供一篇范文参考,希望您喜欢! 之前很多朋友都问过这样的问题,我们为什么去做设计,或者做设计的目的是什么?我想今天分享一些自己的想法。 设计是可以带给别人快乐的事,我们不......
软件开发中基于角色的协同
发布时间:2022-12-01
毕业论文 【 关键词 】 软件开发 项目管理 协同工作 【 摘 要 】 软件开发是1种群体协作过程,要求团队成员在开发活动中相互分工、紧密协作,成员通过扮演角色交互的完成共同任务。但成员在开发活动中常常对扮演的......
基于嵌入式Linux的MediaPlayer播放器设计
发布时间:2023-01-28
摘 要:本文研究了一种基于嵌入式Linux操作系统的Media Player播放器。应用GTK+图形开发工具完成播放界面的模块化设计,利用视频解码器来增强对数字视频进行压缩、解压缩的程序或者设备进行处理来实现对媒体格式和传输协议的可拓展能......