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1、本科毕业论文（设计）题目： 微带带通滤波器的设计和实现 姓 名： 学号： 院（系）：机械与电子信息学院 专业： 电子信息工程 指导教师： 职称： 评 阅 人： 职称： 2012 年 6 月 摘 要近几年随着商用无线通信的迅猛发展，射频/微波电路越来越得到重视和发展。微带带通滤波器作为微波器件的一种也得到了大力的发展，尤其是在接收机前端。带通滤波器即BPF（band-pass filter）是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备，一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。带通滤波器在无线通讯、图像处理和遥控遥感等各方面得到重要应用。因此，发展
2、高性能，研究小型化的带通滤波器是当前非常受关注的课题。本文首先介绍了微波滤波器的应用和当前的研究情况。然后介绍了滤波器的理论基础和重要参数。最后该论文基于仿真软件ADS和公式的基础上，介绍了微带线带通滤波器的设计方法，同时借助ADS软件对所设计的微带线滤波器进行了仿真和优化，最终得到比较理想的微带线滤波器。在进行原理图设计、仿真和优化的过程中，重点内容是原理图的绘制和S参数的优化。在已知公式和表格的基础上，能够计算出滤波器的各种参数，利用这些参数能够绘制原理图；S参数的优化主要是优化范围的修改和一个不断重复的过程。本次设计所完成的滤波器如下：通带1.92.0 GHz，带内衰减小于2dB，起伏小
3、于1dB，1.7GHz以下及2.2GHz以上衰减大于40dB。试验结果表明，基于微波仿真软件ADS的微带线带通滤波器能够顺利实现，并且重要参数能够较好的控制在所要求的范围内。关键词： 微带线 微带带通滤波器 仿真软件ADSAbstractIn recent years, along with the high development of wireless communication in business, Microwave RF circuit has been attracted more and more attention and also got many achievement
4、s. At the same time, as one of the important microwave components, the microstrip band-pass filters also developed rapidly in recent years. Especially, the microwave BPF directly influences the Performances of the receivers. Band-pass filter namely BPF(band-pass filter) is a device which allow speci
5、fic frequency range and shield other range. A ideal band-pass filter has a completely flat passband and the transition should be in a infinitesimal frequency range. Band-pass filter get a wide range of applications in many directions such as wireless communication, image processing and remote sensin
6、g. An So, develop high Performance, study miniaturized microwave filter is a hot topic in nowadays. At first, this paper introduces the application of microwave filters, and the current state of studying the filters. Then introduces the theory basis and important parameter. With the software ADS and
7、 the formula, this paper also well design a microstrip band-pass filter. At the same time also do the simulation and optimination with the help of ADS. Finally we get a relatively ideal microstrip filter. In the process of designing the schematic diagram, simulating and optimizing, the point is to d
8、raw the elementary diagram and optimize parameter S. Based on the formula and diagram known, we can calculate all the parameters of the filter. With that, we can draw the schematic diagram. The optimizing of the parameter S mainly includes the modification of the optimizations sphere and its repetit
9、ion. The filters this design contains are as follows: Pass band 1.9-2.0GHz, in the belt weakens is smaller than 2dB, the fluctuation is smaller than below above 1dB, 1.7GHz and 2.2GHz weakens is bigger than 40dB.The experimental shows that microstrip band-pass filter based on microwave circuit simul
10、ation software ADS is effective, and the important parameter can be controlled in the required limits.Keywords: microstrip, microstrip band-pass filter, ADS目 录第1章 引言11.1 课题背景和意义11.2 微带滤波器国内外研究情况2第2章 带通滤波器设计理论42.1 滤波器的分类42.2 带通滤波器的主要参数42.3 带通滤波器的设计原型52.4 原型滤波器的元件值的归一化及其计算72.5 微带线8第3章 带通滤波器的重要指标及优化原则9
11、3.1 奇模和偶模特征阻抗93.2 S参数103.3 ADS介绍及优化原则12第4章 带通滤波器的设计与优化134.1 设计指标144.2 原理图设计144.2.1 低通滤波器原型的参数的计算144.2.2 奇模和偶模特性阻抗的计算164.2.3 微带线尺寸的计算174.2.4 原理图的绘制184.3 原理图仿真及优化194.4 版图仿真254.5 后期需要改进的地方27结 束 语28参考文献30 第1章 引言1.1 课题背景和意义科学技术的发展使得人类社会进入了信息时代，信息时代的主要标志之一就是信息的快速广泛的传递。信息传递必须通过两种方式：有线传输方式和无线传输方式。目前的固定电话、有线
12、电视、有线互联网络都属于有线传输。移动通信、卫星通信属于无线通信。随着科学技术的进一步发展，人类对通信的需求越来越高，无线通信技术将发挥越来越重要的作用。图1-1是一种典型的移动电话射频电路方框图，图中的虚线部分表示在该无线通信设备中的滤波元件。从图中可以看出，信号的接收和发射都离不开滤波器，它们的尺寸以及工作性能直接影响整个无线通信设备的体积以及工作性能。图 1-1 一种典型的移动电话射频方框图无线通信技术和集成电路技术的迅猛发展，对无线通信电子设备提出了更高的要求，集成化、小型化、高可靠性已经成为无线通信系统发展的必然趋势，这就要求电路在满足电气性能的同时，尽可能减少电路占用空间1。为适应
13、这一发展趋势，近年来出现了多芯片组件(MCM)、片上系统(SOC)、封装系统(SOP)等新的封装形式。这些新的封装形式，通过将不同信号的集成电路高密度地混合集成在一起，能够有效地减小系统的体积，从而实现了无线通信系统的小型化。目前，随着半导体技术的发展，无线通信系统中的有源电路已经实现了微型化并且能够有效地采用现代封装技术进行集成。而系统中的天线、滤波器、耦合器等无源电路尽管可以在一定程度上集成在现代封装系统中，但是，由于其工作性能的特殊要求及其特定的工作原理，还不能从设计上完全实现小型化，仍然面临着小型化、高性能化的关键技术难题。采用传统方法设计的滤波器尺寸一般比较大，在工作性能上也存在着一
14、定的局限性，往往不能够满足现代无线通信系统的要求，急需从小型化和高性能设计两个方面进行改进。目前，国内外针对这一研究热点进行了广泛的研究，提出了一些新的设计方法，并且取得了一定的成效。从设计上实现滤波器小型化，不仅可以减小滤波器自身的尺寸面积，而且更加有利于系统的封装集成，进一步实现无线通信系统的小型化。因此，性能优良、高集成度的微波滤波器研究成为现代无线通信系统研究中一个十分关键的工作。微带滤波器因为重量轻、体积小、制造成本低且易于与其他微波电路集成等优点而广泛应用在无线通信系统中2。1.2 微带滤波器国内外研究情况移动通信产业惊人的成长速度超出了人们的想象，促进了滤波器的飞速发展，特别是固
15、态化滤波器的发展，如晶体滤波器、陶瓷滤波器、SAW滤波器、介质滤波器等。市场需求的巨大动力促使各类滤波器不断扬长避短、改进提高，在很大程度上已突破了早期的多种性能、功能或成本局限。近年来，薄膜声学体波共振技术（FBAR）给射频前端滤波器小型化和集成化带来一线曙光。当然，许多问题涉及工艺控制与封装过程，有待解决。典型的FBAR 测试结果显示，FBAR技术带来的高Q值和高耦合系数可与高级的陶瓷的和声表面波振子相媲美，目前达到的Q值己超过1000 ，与基于陶瓷的产品相比，FBAR 技术在小型化方面占有绝对的优势，可实现体积小于目前基于陶瓷产品10%的产品。FBAR 的电特性己经达到目前CDMA 和PCS陶瓷双工器的性能标准。为了减小体积，村田公司开发出MB型片式介质滤波器，它是由2-3个同轴谐振器整块连体构成，而无需电路基板、耦合器、外罩等。PHS 1900 用最小的2 级带通滤波器仅3.84.32
