基本概念

微帶濾波器是用來分離不同頻率微波信號的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號, 使其不能通過濾波器, 只讓需要的信號通過。

駐波比：駐波比全稱為電壓駐波比，又名VSWR和SWR，為英文Voltage Standing Wave Ratio的簡寫。指駐波波腹電壓與波谷電壓幅度之比，又稱為駐波系數、駐波比。駐波比等于1時，表示饋線和天線的阻抗完全匹配，此時高頻能量全部被天線輻射出去，沒有能量的反射損耗;駐波比為無窮大時，表示全反射，能量完全沒有輻射出去。

微波濾波器也可分為低通、帶通、帶阻、高通濾波器;按濾波器的插入衰減地頻響特性可分為最平坦型和等波紋型;根據工作頻帶的寬窄可分為窄帶和寬帶濾波器;按濾波器的傳輸線分類可分為微帶濾波器、交指型濾波器、同軸濾波器、波導濾波器、梳狀線腔濾波器、螺旋腔濾波器、小型集總參數濾波器、陶瓷介質濾波器、sir(階躍阻抗諧振器)濾波器、高溫超導材料等。

微波濾波器的原理：微帶濾波器當中最基本的濾波器是微帶低通濾波器，而其它類型的濾波器可以通過低通濾波器的原型轉化過來。微帶濾波器中最簡單的濾波器就是用開路并聯短截線或是短路串聯短截線來代替集總元器件的電容或是電感來實現濾波的功能。這類濾波器的帶寬較窄，雖然不能滿足所有的應用場合，但是由于它設計簡單。

微波濾波器的應用：微波濾波器是一類無耗的二端口網絡，廣泛應用于微波通信、雷達、電子對抗及微波測量儀器中，在系統中用來控制信號的頻率響應，使有用的信號頻率分量幾乎無衰減地通過濾波器，而阻斷無用信號頻率分量的傳輸。濾波器的主要技術指標有:中心頻率,通帶帶寬,帶內插損,帶外抑制,通帶波紋等。

耦合微帶濾波器是微帶濾波器得一種常用形式，由多個長度為四分之一波長得耦合線節組成，在所需要得頻點形成諧振，構成濾波器得頻率響應特性。它的主要參數包括微帶線長、線寬以及線間距等。

實驗目標

5階帶通耦合微帶線濾波器來說明使用ADS進行濾波器設計的基本方法和流程，設計指標：

通帶為2.3~2.5GHz。

通帶內衰減小于2dB，紋波小于1dB。

阻帶小于2.1GHz，大于2.7GHz時衰減大于40dB

反射系數小于-20dB。

步驟

1、這里新建工作空間和新建原理圖就不說了，在原理圖設計窗口中選擇“TLines-Microstrip”，從元件面板中選擇微帶線MCLIN插入到第一個平行耦合線之前以及第五個平行耦合線之后，并連接起來。

2、完成連線后，如下圖所示，這就構成了五階耦合微帶線濾波器的主體電路。

3、完成電路圖后需要對微帶線的尺寸參數和電器參數進行設置，從“TLines-Microstrip”面板中選擇微帶線參數設置控制器MSUB插入原理圖中，雙擊MSUB控制器，進行參數設置。

H=0.8mm，表示微帶線基板厚度為0.8mm；Er=4.3，表示微帶線相對介電常數為4.3；Mur=1，表示微帶線相對磁導率為1；Cond=5.88e+7,表示微帶線電導率；Hu=1.0e+33mm，表示微帶線封裝高度；T=0.03mm，表示微帶線金屬層厚度；TanD=1e-4，表示微帶線損耗角正切；Rough=0mm，表示微帶線表面粗糙度。

4、為了實現50Ω的阻抗匹配，必須設置濾波器兩端微帶線的特性阻抗為50Ω。根據如下的步驟進行計算。

出來的界面根據如下設置還，接著，“Systhesize”，計算出W和L的值。分別為1.52mm和17.33mm。

5、返回原理圖，將W和L分別設置為1.52mm和17.33mm，由于平行耦合濾波器在結構上是完全對稱的，所以在本次設計的5階濾波器中，第1、5和2、4節耦合節在參數寬W、長L和間距S上完全相同。在這里設置這些參數為變量，以便在優化設計中進行修正，具體參數設置如下：

6、在原理圖窗口選擇變量[VAR]，插入原理圖中對耦合節中的參數進行設置。雙擊變量控制器，在彈出的對話框中設置耦合節的W、L和S。為方便之后進行優化修正，這里還需要使用優化選項，設定參數值在一定的范圍。以w1為例，具體方法如下：在“Name”欄中輸入參數名“w1”，和之前一樣，設置w1的范圍。

用同樣的方法對其他參數進行設置，設置完成之后，如下圖所示：

7、完成原理圖參數設置以后，就可以進行仿真參數的設置，和之前一樣在原理圖中家入S參數仿真的控制器，并對其進行設置

8、運行仿真，看S(2,1)和S(1,1)。從圖可以看出，濾波器雖然通帶正確，但在通帶內紋波較大，且帶內衰減最大，未能滿足設計要求，而且通帶內反射系數較大，信號較大的衰減，也不能達到設計要求，所以必須對其進行優化。

對濾波器電路參數的優化

1、和之前一樣，在原理圖窗口中選擇優化控制器面板“Optim/Stat/Yield/DOE”，選擇優化控制器Optim插入原理圖中，并對其進行設置。

2、和之前一樣，在優化控制器面板中加入四個優化目標，并對其進行設置。

第一個目標是：S(2,1)的優化值最小衰減-2dB

第二個目標是：S(2,1)的優化值最大衰減-40dB

第三個目標是：S(2,1)的優化值最小衰減-40dB

第三個目標是：S(1,1)的優化值最大衰減-20dB

設置的目標分別如下：

3、和之前一樣，Simulate->Optimize，

進行“Simulate”，最后得到參數。

4、最后將數據返回到原理圖中，進行仿真，得到S(1,1)、S(2,1)。

可以看出這個比之前的要好，基本可以滿足優化要求。

5、再進行濾波器群延時的仿真和駐波比的仿真，在原理圖中插入一個測量公式控制器Meas Eqn，和一個駐波比仿真控制器。

6、完成設置后，開始仿真，得到Meas1的曲線和VSWR1的曲線，Meas1表示的是通帶內相頻特性呈線性。

這就是一個優化的過程，如果一次優化沒用達到設計目的，需要進行多次反復進行，直到達到預期的設計目標為止。