摘 要

随着近几年微带技术的发展，微带线以其体积小、功能大等特点，越来越受到社会各界的广泛关注和应用。滤波器是通信系统中尤为重要的器件，整个通信系统性能的好坏，都与滤波器有着密切的联系。在实际生产生活中，可以结合微带线和滤波器独有的优势，来设计达成拥有质量轻、体积小、频率带宽宽、结构紧凑和容易集成等特质的微带带通滤波器。

在这次的设计中，采用3阶切比雪夫滤波器原型，先变换成3阶切比雪夫低通滤波器，再将低通滤波器转换成带通滤波器，最后设计出微带带通滤波器。在本篇论文中，介绍了两种变换方法来阐述滤波器的变化，巴特沃斯滤波器变换和切比雪夫滤波器变换。

此外，运用ADS强大的运算功能对微带线进行计算，通过ADS软件对本次设计进行模拟仿真，并对设计的结果进行多次优化，直至得到满足设计要求的微带带通滤波器。

关键词：微带线；滤波器；带通滤波器

Abstract

In recent years, with the development of microstrip technology, the microstrip line has been more and more widely concerned and applied by the society because of its small size, large function and so on. The filter is particularly important device in the communication system. It has a close relationship with the performance of whole communication system. In the actual life, we can combine the advantages of microstrip line and filter to design the microstrip band-pass filter with the characteristics of lightweight, small size, wide bandwidth, compact structure and easy integration.

In this design, it uses three orders Chebyshev filter prototype. Next, it was transformedinto three orders Chebyshev low-pass filter. Then, the low pass filter was transformed into band-pass filter. Finally, it got the microstrip band-pass filter. This thesis introduced two ways to explain the changing of filter, for example,Butterworth filter transform and Chebyshev filter transform.

Besides, this thesis used the powerful calculation function of ADS to calculate the microstrip line and also used the ADS software to simulate this design. And the results of this design have been optimized for many times until they can satisfy the requirements of the m-icrostrip band-pass filter.

Key Words：microstrip line，filter，band-pass filter

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外现状 2

1.3 论文结构及预期目标 2

第2章 传输线理论 3

2.1平行双导线 3

2.2同轴线 4

2.3平面型传输线 4

2.3.1带状线 4

2.3.2微带线 5

2.4分布参数 5

2.5等效电路 6

2.6均匀传输线方程 7

2.7均匀传输线方程的解 8

第3章 滤波器理论 9

3.1滤波器的类型 9

3.2用插入损耗法设计低通滤波器 10

3.3巴特沃斯低通滤波器原型 10

3.3.1通带和阻带 11

3.3.2低通滤波器原型 12

3.4切比雪夫低通滤波器原型 14

3.4.1切比雪夫多项式 14

3.4.2通带和阻带 14

3.4.3低通滤波器原型 15

第4章 微带带通滤波器 17

4.1滤波器的变换 17

4.1.1阻抗变换 17

4.1.2低通滤波器原型转变为带通滤波器 17

4.2微带线的主要传输参数 19

4.2.1微带线的有效介电常数和特性阻抗 19

4.2.2微带线的传输特性 21

4.2.3微带线的损耗与衰减 21

4.3奇模和偶模激励的定义 22

4.4偶模和奇模的特性阻抗 23

4.5 微带带通滤波器的设计 24

4.6 ADS仿真设计 26

4.6.1使用工具完成计算 26

4.6.2设计原理图 27

4.6.3原理图仿真 28

4.6.4设置变量VAR控件 29

4.6.5设置优化控件 29

4.6.6原理图优化数据显示 30

4.6.7生成版图 31

4.6.8版图仿真 31

第5章 结论 33

参考文献 34

总结与致谢 35

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

随着当今世界不断地进步，不可否认，通信产业也随之繁荣起来。那么通信具体是什么呢？通信，指的是完成信息转换的表达。确切地说，这些信息，可能被多个对象所接受，但是一定要保障每个对象接受到的信息都能够准确无误。当然，前提是要在不违背各自意愿的情况下，可以无论使用什么方法、无论使用什么媒介。在我们生活中，打电话就是最简单的例子。伴随着智能手机的崛起，手机所能处理的交易量也在快速增加。从单纯的通话业务量，现在已经发展出视频通信等业务量。膨大不歇的繁杂信息量要求通讯技术朝着高速、宽带、大容量目标生长。通信技术迅猛的发展，频率资源的利用必然会十分拥挤。每个通信频段所占信道带宽间隔越来越挤，这样就会导致出现接踵而来的信号干扰。为了减弱系统对信号的衰减，抑制住各种干扰信号，滤波器应运而生。滤波器不但做到对固定频率的频点完成传输，而且还对此频点之外的频率完成有效排除。简单来说，滤波器可以传输某一个固定频率的信号，或者清除此固定频率外的信号。那么如何从庞大的待定频带中提取特定的信号随之变成了滤波器研究的主要方向。在信号的获取层面上来说，滤波器有着非比寻常的意义。近些年，滤波器努力实现质量轻、体积小等特点。并且，使通信频带更宽、使物理结构更紧密是滤波器始终没有放弃的目标。能够大批量集成，更是滤波器不断前行的目的地。移动通信业务在我国发展迅速，越来越多的使用用户，越来越多的业务种类，从语音业务服务到短信服务和数据服务，以及未来的移动多媒体服务。很多国家，如日本、美国、英国等国家，目前外将如何研制和生产出小型、高性能的滤波器作为一个重要的研究领域。

说起了通信，必然也要谈起无线通信。微波通信领域和卫星通信领域是无线通信的两大主要应用。频率在300MHz~300GHz之间的这一类电磁波，我们称其为微波，也可以唤作存在于无线电磁波中的有限频带的简称。同理可知，波长在1mm~1m之间的电磁波是微波。所以也可以统称分米波、厘米波、毫米波之和为微波。微波波长短，因此微波的频带会很宽，也会达到相当大的通信容量。美中不足地是，微波存在传送极限，一般来说，最多可以达到几十千米的距离。为此，如果使用微波通信，那么一定要保证两个微波中继站距离不能特别远，要在几十千米以内。微波在日常生产生活中的最重要应用当属雷达和通信。雷达不仅可以用于国防事业，同时也可以应用于交通导航、气象测量、大地测量、工业检测和交通管理等方面。卫星通信和常规的中继通信，是现代通信应用两大王牌应用。用最直白的语言来描述的话，使用天上的通信卫星来当作信息中继站，以此来完成通信的方式，就是卫星通信。地球上某两点之间、多点之间，甚至是移动的物体之间，都可以运用卫星通信进行传输。