摘 要

无线通迅的发展让射频和微波电路得到了广泛的应用。射频电路系统的应用环境和应用目的的多样性使得微波电路越来越复杂，性能要求也越来越高。众所周知，滤波器是一种非常常用的用来控制传输信号频率的设备，普遍应用于微波系统中的选频模块，其工作效果以及工作效率影响着系统的运行。本论文主要目的就是要结合实际的电路环境和工程制造，设计出一款性能比较良好的微带低通 滤波器。先设计出一个LC形式的5阶切比雪夫低通原型滤波器，然后借助Richards变换和Kuroda规则将LC电路转换成由分布参数元件构成的电路。用ADS仿真软件进行电路的仿真和优化，通过并联传输线的方法减小微带线的宽度而不影响其阻抗，最后利用ADS软件自带的优化功能按照设计目标优化微带线，得到了符合技术指标的高性能微带低通 滤波器。

关键词：微带线；低通滤波器；ADS

Abstract

With the development of wireless communication, RF and microwave systems are more and more widely applied. The diversity of application environment and application purpose of RF circuits required more complex microwave circuits with good performance. As we all know, microwae filter is a common device used to control the frequence of signal, and it is widely applide in the frequency selection module of microwave system. The quality of filter performance directly influences the operation of microwave system. In this thesis, the purpose is to design a high performance microstrip low-pass filter. Firstly, we designed a 5-order Chebyshev low-pass filter, and then converted it into microstrip low-pass filter by Richards transformation and Kuroda rule. The circuit has been simulated and optimized by using the Advanced Design System (ADS), and the width of the microstrip was be reduced by the method of parallel transmission line without affecting its impedance. Finally, we obtained a high performance microstrip low pass filter which meets the design requirements by optimizing the width and length of the microstrip line.

Key words: Microstrip; Low-pass Filter; ADS

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外现状 2

1.3 论文主要内容 2

第2章 传输线理论 4

2.1 长线理论 4

2.2 均匀无耗长线的工作状态 5

2.3 微带线简介 7

第3章 微波滤波器的基础理论 9

3.1 微波滤波器的分类 9

3.2 二端口网络 10

3.2.1 转移参量A 10

3.2.2 散射矩阵 12

3.3 滤波器的主要参数 13

3.4 切比雪夫低通滤波器 13

3.4.1切比雪夫多项式 14

3.4.2 切比雪夫低通滤波的设计 16

第4章 微带滤波器的实现 21

4.1 Richards变换 21

4.2 单位元件 22

4.3 Kuroda 规则 23

4.4 微带滤波器设计 23

第5章 基于ADS的滤波器的设计与仿真 28

5.1 ADS低通滤波器的设计 28

5.2 滤波器的优化 39

第6章 总结 46

参考文献 47

致 谢 48

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

在二十一世纪的今天，信息化已经涉及到人们生活的各个方面，信息作为一种资源，必须经过大量的传递和分享，才可以产生使用价值，加强社会成员的沟通与交流，要把这种资源的实际作用发挥出来，向实际的生成力转变，才能为人类创造出更加多的财富与利益。实现信息的传播与交流的手段和方式有很多种，例如古代人们利用烽火来传递作战信息，利用战鼓鼓和战旗来传递战场命令等等，到了21世纪的今天，信息通信已经跟传感技术、计算机技术等相互结合，产生了现代常用的电话、广播以及计算机通信等信息传播交流的方法和途径，对经济的发展以及人类的进步提供了巨大动力。现代通信的实现方式可以划分为无线通信和有线通信，后者是利用导线来传送信息，而前者则是借助无线电波来搭载信息，在它传播的同时信息也随之被传递到受信者，借助微波信号作为媒介的微波通信是无线通迅中的重要部分。

微波就是频率在300MHz和3000GHz之间的电磁波。近年来，微波技术的研究受到了越来越多学者的关注，成为一个相对系统的研究科目，微波也被普遍运用到各种领域，其中最典型的应用就是雷达和通信。微波波段可载的信息容量是非常巨大的，即使是很小的相对带宽，其对应的可用频带也是非常宽的^[1]，能够达到百、千兆赫兹，因此，现代多路通信系统中，包括卫星通信系统、电话、广播等，基本上都是工作在微波波段。随着微波技术的发展与进步，微波射频电路也已经成为科学研究的重点对象之一，越来越多新的微波电路不断产生，提升了无线通信系统中微波的发送和接收质量。在微波系统的发送跟接收模块里，滤波器作为核心元件其作用是十分关键的，所以高性能高效率的滤波器的研究在射频领域中意义重大。另外，无线通迅业务的高速发展导致对频谱资源的利用更加紧张，所以对微波频带的频带划分要越加精确和细致，而滤波器作为重要的选频元器件，研究如何提高其性能以及工作效率是非常有必要的。

微波滤波器是一种无耗的二端口网络，主要作用于接收机的前端和发送机天线的前端，其功能是让通带内的信号通过，抑制阻带内的信号传输，从而实现对信号进行选频和控制信号的传输。低通滤波器是使用最多应用最广泛的元件，其最重要的作用是限制高频信号的传送，容许低频信号传送，所以可以用来抑制干扰。