现代滤波器设计讲座(2-1广义切比雪夫滤波器的电路仿真).ppt

1、摘要：广义切比雪夫滤波器的电路仿真，概述，序言广义切比雪夫滤波器的仿真模型串联谐振电路仿真模型计算实例源-负载直接耦合滤波器电路模型滤波器电路模型带非谐振节点滤波器电路模型带高阶模节点广义切比雪夫滤波器电路模型带复阻抗源和负载多通带广义切比雪夫滤波器电路模型，电路仿真的意义，电路模型反映滤波器的拓扑结构。几何结构和滤波器参数之间的关系可以通过电路模型来建立。通过电路模型，可以优化滤波器的拓扑和几何结构。它可以缩短开发周期。广义切比雪夫滤波器的等效电路，图1，阿提亚的N腔耦合滤波器的等效电路模型，正交耦合滤波器的串联等效电路模型，正交耦合滤波器，谐振腔可以用串联谐振电路或并联谐振电路来表示。当我

2、们用串联谐振回路来表示谐振腔时，谐振腔之间的耦合用K-变换器来表示。当我们用并联谐振电路来表示谐振腔时，谐振腔之间的耦合用J-变压器来表示。首先，我们考虑没有源和负载耦合的三腔正交耦合滤波器。三腔正交耦合滤波器的电路模型，三腔正交耦合滤波器的电路模型，三腔正交耦合滤波器的电路模型，k变换器的等效电路，根据电路理论，阻抗变换器可以用具有电抗特性的t形网络来表示。T型网络电抗元件的电抗值是它们的比值。在磁耦合的情况下，图中k转换器的等效电路为(a)。如果它是电耦合的，K转换器的等效电路在图中是(b)。图3，K变换器的等效电路，三腔正交耦合滤波器的等效电路模型，三腔正交耦合滤波器的串联谐振电路的等效

3、电路模型，三腔正交耦合滤波器的电路方程，矩阵形式的电路方程，或，上述方程可以写成如下矩阵形式：其中，是的阻抗矩阵。阻抗矩阵，0，归一化阻抗矩阵可以写成如下形式，n腔正交耦合滤波器矩阵方程一般形式，低通原型和带通滤波器之间的变换，低通到带通频率的变换公式是：其中，上边带频率和下边带频率分别为；是通带中心频率；为乐队配乐。是归一化频率。三腔正交耦合滤波器的归一化等效电路模型包括源-负载耦合的滤波器电路方程的一般形式，其中：或包括与源-负载耦合的滤波器的归一化耦合矩阵和腔的等效阻抗，其中是腔质量因子。归一化耦合系数与电路参数之间的关系，以及腔与源或负载之间耦合腔的谐振频率。在电路中，K变换器由一个电

4、长度为90度、特征阻抗值为K的理想传输线段来表示。什么是K变换器？，Zin，ZL，Z0，在ADS和微波办公软件中，电长度为90度的理想传输线段对应的频率是一个固定值。ADS和微波局中理想传输线段的特征阻抗值不能为负。当耦合系数为负时，传输线的电长度只能设置为-90度。在Ansoft Designer中，电气长度为90度的理想传输线段对应的频率可以是一个变量，它随扫描频率而变化。在Ansoft Designer中，理想传输线段的特征阻抗值可以是负的。串联谐振等效电路模型，四阶交叉耦合滤波器中心频率：7.5GHz频段：25MHz腔Q值：4000反射损耗：-20dB，串联谐振等效电路模型，电路模型，

5、计算结果，S参数：计算结果，群延时，计算结果，腔储能，正交耦合滤波器并联等效电路模型，正交耦合滤波器并联等效电路模型，图7，三腔正交耦合滤波器并联等效电路模型，导纳变换器j，图8， 三腔正交耦合滤波器并联谐振电路的等效电路模型，图9，三腔正交耦合滤波器并联谐振电路的等效电路，电路方程，矩阵电路方程，或n腔正交耦合滤波器。 n腔正交耦合滤波器，端口归一化，图10。三腔正交耦合滤波器的归一化等效电路模型，源与负载和腔之间的耦合系数，归一化耦合系数与电路参数的关系，腔与源或负载之间耦合腔的实际谐振频率，腔的等效电容，其中为腔品质因数。在电路中，J变换器由一个电长度为90度、特征阻抗值为J的理想传输线

6、段来表示。用什么来表示J变换器？Zin，ZL，Z0，谐振等效电路模型，四阶交叉耦合滤波器中心频率：7.5GHz频段：25MHz腔Q值：4000反射损耗：-20dB，并联谐振等效电路模型，电路模型，计算结果，S参数：例1:三腔滤波器的优化，倪大宁，“源负载耦合交叉耦合滤波器的综合与设计”，西安电子科技大学硕士论文，2007年1月，综合后的结果，存在的问题，工作带宽有点偏；合成前带外抑制特性不明显；合成产生的耦合系数能否物理实现还不得而知。综合结果不一定是唯一的。因此，有必要使用优化方法对合成结果进行筛选和校正。优化前后的比较，优化后的结果，优化前的结果，新的耦合矩阵，新的矩阵，旧的矩阵，简化的拓

7、扑，新的耦合矩阵，源，负载，优化结果，例2，包括源和负载的耦合，Smain Amari，“具有源/负载-多谐振器耦合的谐振滤波器的自适应综合和设计”，IEEE微波理论和技术学报，第50卷，第8期，2002年8月，第1696-1978页，中心频率：26.453千兆赫；带宽：41兆赫零频率：f1=26.323GHz千兆赫；f2=26.524GHz千兆赫；f1=26.607GHz，数据仿真结果，Designer仿真结果，示例3，带阻滤波器示例(同轴连接)，Richard J. Cameron，王莹和余明，“微波带阻滤波器的直接耦合实现”，2005年，计算结果，示例4，带抑制谐振器的滤波器，文献结果，

8、计算结果，示例5，带非谐振节点的滤波器电路仿真，非谐振节点在滤波器设计中的应用由Amari等人于2004年提出。在源和负载之间没有耦合的情况下，也可以实现n个有限频率传输零点的最大数目。这种结构的实现得益于其电路模型。Combline Filter的一个示例，s main amari，“通过使用非解析节点合成具有任意放置的注意极点的内联滤波器”，IEEE微波理论和技术交易，第53卷，第10期，2005年10月，P3075-3081，数据中给出的参数，具有非谐振节点的电路模型，Smain Amari，“椭圆和自均衡滤波器模块化设计的新构造块”，IEEE微波理论和技术交易，第52卷，第2期，200

9、4年2月，第721页无电抗元件的非谐振节点，仿真结果，s参数，仿真结果，群时延，仿真结果，每个腔的能量存储，例6，高阶谐振器的滤波器仿真，这个概念是Amari在2005年提出的。 它的主要优点在于多通带滤波器。在低通带中，高阶腔可以用作低阶腔的非谐振节点。相反，在高通带中，低阶腔可以用作高阶腔的非谐振节点。例6，高阶谐振器的滤波器模拟，marjan mokhtaari，Jens bornemann和s main amari，“使用具有高阶谐振的交叉耦合网络的高级滤波器设计”，载于proc。35欧元。微波。糖膏剂，巴黎，法国，2005年10月，p1423-1426，拓扑和耦合矩阵，仿真电路，S参

10、数仿真结果，仿真结果，每个腔的能量存储，仿真结果，群延迟，示例7，箱式滤波器理查德j卡梅伦，“微波滤波器的高级耦合矩阵合成技术”，IEEE交易微波理论和技术，第51卷，第1号，2003年1月1日，p1-10，仿真电路，仿真结果，S参数，仿真结果，每个腔中的能量存储，仿真结果，群延迟，另一个示例滤波器的等效电路，仿真结果，S参数，仿真结果，每个腔中的能量存储，仿真结果，数据计算结果，滤波器等效电路，仿真结果，S参数，仿真结果，每个腔的能量存储，仿真结果，群延迟，实例9，串行和并行电路的比较，Smain Amari，“耦合谐振器滤波器设计中相似变换的物理解释和含义”，根据IEEE微波理论和技术杂志，第55卷，第6期，2007年6月，p1139-1152，S参数的结果是相同的，损耗两种结构的群时延是相同的，但是腔的能量存储是不同的。串联结构的腔体储存能量，腔体储存能量的方式不同。并行结构腔能量存储，示例10，带相移部分的电路模拟，s main amari，“具有一个或两个实际传输零点的新型串联滤波器的合成和设计”，IEEE微波理论和技术交易，第52卷，第5期，2004年5月1464-1477，文献中给出的结果，设计者电路图，设计者模拟结果，S参数，设计者模拟结果，群延迟，设计者模拟结果，每个腔的能量存储，源和负载都是复数的示例，设计者电路图， 设计者仿