基于微波電路仿真軟件的平行耦合微帶線濾波器
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(4)原理圖的仿真優(yōu)化。將上述結(jié)構(gòu)尺寸輸入ADS中，并設(shè)置介質(zhì)參數(shù)和掃頻參數(shù)，進(jìn)行原理圖仿真，其仿真結(jié)果如圖4所示，可見中心頻率出現(xiàn)了明顯的偏移現(xiàn)象。這是由于在設(shè)計平行耦合微帶帶通濾波器時沒有考慮邊緣場效應(yīng)的影響，為此需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)及優(yōu)化控制器參數(shù)。
事實(shí)上實(shí)際值比設(shè)計值偏低的主要原因是耦合單元微帶線開路端邊緣效應(yīng)的影響。對于開路端微帶線 , 通常將其邊緣效應(yīng)等效為一個電容件，而這個等效電容又可以為一段附加的一定長度的傳輸線所代替。解決此問題可以利用ADS的優(yōu)化功能，優(yōu)化后的仿真結(jié)果如圖5所示，優(yōu)化原理圖如圖6所示。
(5)微帶濾波器的實(shí)際電路是由電路板和微帶線構(gòu)成行計算得出的, 實(shí)際電路的性能可能會與原理仿真圖的結(jié)果有很大的差別。版圖的仿真是采用矩量法直接對電磁場進(jìn)行仿真，其結(jié)果比在原理圖中仿真更加準(zhǔn)確。因此，可以將原理圖生成版圖進(jìn)行矩量法(Momentm)仿真。矩量法仿真結(jié)果如圖7所示。
仿真得到的曲線不能滿足指標(biāo)要求，那么要重新回到原理圖窗口進(jìn)行優(yōu)化仿真，產(chǎn)生這種情況的原因是相鄰耦合線節(jié)間的線寬相差過大或者其他參數(shù)取值不適合，這些可以改變優(yōu)化變量的初值，也可以根據(jù)曲線與指標(biāo)的差別情況適當(dāng)調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)側(cè)參數(shù)，重新進(jìn)行優(yōu)化。
將設(shè)計的平行耦合帶通濾波器制成印刷電路板，然后用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試微帶濾波器實(shí)際電路。調(diào)試系統(tǒng)方框圖如圖8所示。
需要調(diào)試的參數(shù)主要有以下幾個：輸入輸出端口的反射參數(shù)S11，S22;通帶內(nèi)衰減和阻帶內(nèi)衰減S21。S12;群延時[9~10]。通過對以上參數(shù)的測量就可以得到微帶濾波器的各項(xiàng)參數(shù)。測量完成后，觀察網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量結(jié)果是否達(dá)到指標(biāo)要求，并把結(jié)果與實(shí)際測量結(jié)果相比較。如果測試結(jié)果與設(shè)計要求相差過多，則需要對電路進(jìn)行調(diào)整，直至重新進(jìn)行設(shè)計、制板。
結(jié)語
本文以平行耦合微帶線帶通濾波器原理為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計方法與利用微波電路仿真工具設(shè)計濾波器的方法相結(jié)合，設(shè)計了一個相對帶寬為9% 的平行耦合帶通濾波器，并給出仿真結(jié)果，同時對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明利用這種方法設(shè)計的平行耦合帶通濾波器達(dá)到了要求的指標(biāo)，同時使得設(shè)計工作量大大減少，精度及效率提高。
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