微带型交叉耦合滤波器的 ADS 设计与参数计算

微波电路模型中的一个重要应用是微带型交叉耦合滤波器的设计，这种滤波器在现代通信系统中扮演着至关重要的角色，负责滤除不需要的信号干扰，确保传输的信号质量。本文将介绍几种常见的滤波器类型，包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器和高斯滤波器，它们各有其特点如最平坦滤波特性、带内等波纹、最平坦群时延等。 1. 巴特沃斯滤波器以其平坦的频率响应曲线而知名，但设计上可能牺牲带外抑制。低通滤波器的传输函数展示了它的理想特性，而在实际设计中，滤波器的频率响应曲线会有所衰减。 2. 切比雪夫滤波器强调带内的等波纹特性，带外的零点可以进行控制，提供良好的抑制效果，适合对带外噪声控制有较高要求的应用。 3. 椭圆滤波器同时具备带内和带外的等波纹特性，提供了更广泛的频率范围内的平滑性能。 4. 高斯滤波器的特点是群时延平坦，这意味着信号的相位变化相对均匀，这对于信号完整性非常重要。 5. 交叉耦合滤波器属于广义切比雪夫滤波器的一种，它在带内具有等波纹，带外则有可调的传输零点，能有效抑制带外信号，具有优良的带外抑制度。 设计目标具体到一个实例，滤波器中心频率(f0)设为1542MHz，带宽(BW)为34MHz，带内衰减(Lr)要求在带宽范围内低于-20dB，而在1600MHz处的附加衰减(La)需要达到-40dB。滤波器采用微带环路开口谐振器结构，基板选用FR4材料，尽管有损耗，但在计算中通常忽略。 设计过程中，通过实验室开发的专用软件计算出滤波器的耦合矩阵，其中包含了不同耦合系数(Kij)，如K12、K23和K14的数值。此外，还有滤波器的有载品质因数(Qe)和微带型交叉耦合滤波器的Matlab计算曲线，用于评估和优化设计。 在ADS电路模型中，通过设置VAR变量，包括耦合系数、频率值(F1和F2)、品质因数(Qe)以及参数步进范围(如S_Param的Step, Stop和Start)，可以精确地模拟和调整滤波器的性能，从而实现所需的设计指标。整个设计过程涉及理论分析、软件模拟和实验验证，确保最终得到的微带型交叉耦合滤波器满足通信系统的需求。