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基于HFSS的SIR微带带通滤波器设计(3)
本文共分为吹冰个部分:
第一章,引言,对微波滤波器的研究背景与意义进行了必要的说明,也提到了微波滤波器当前的发展状况,并且对本文所使用的仿真软件HFSS进行了一些大概的介绍。
第二章,微带线的基本原理,介绍了微带线的基本结构、相关特性以及损耗。
第三章,微波滤波器的基本原理,对基本的滤波器进行了详细说明,其中包括端口网络理论、滤波器的分类、滤波器的主要参数、低通原型的选择、低通到带通的转换等。
第四章,SIR理论概述,介绍了SIR的基本结构、SIR的基本单元以及谐振条件、电长度以及杂散谐振频率的概念等,并且着重介绍了半波长SIR的相关知识。
第五章,S波段的SIR微带带通滤波器的设计与仿真,给出了SIR微带带通滤波器的实现模型与设计过程,并且利用软件HFSS进行了仿真,得到了S参数图。
第吹冰章,滤波器参数对其性能影响的讨论,给出了与所设计的滤波器的相关参数对其性能的影响,并给出了几种变量在不同数值下的滤波器的滤波特性曲线,通过比较前后的滤波特性曲线得出了参数与性能的大概关系。
总结,对全文进行总结,对本文的研究成果进行简要复述,并指出可能的改进措施和未来的发展方向。
2 微带线的基本理论
2.1 基本的微带线结构
微带线是一种微波传输线(准确地说是准TEM波传输线),其主要部分是一个导体带,导体带通常固定在基板上,同时基板的另一面为接地金属板。微带线的结构比较简单,但是计算比较复杂。由于各种设计公式都有近似条件,大多属于经验公式,所以追求理想的设计效果很困难,因此更偏重于得到比较合适的使用效果。通过软件仿真,进行一系统参数的修正,最终可以满足设计要求,而且这样做便于电路的调试。
微带线的结构如图(2.1)所示:
图2.1 微带线结构示意图
对于微带线,要考虑到三类参数,分别如下。
(1)基板参数:可分为基板本身的材料属性参数和基板结构参数。对于材料本身,其最重要的属性参数为基板的相对介电常数 以及其介质损耗角正切 ;而其
物理
结构参数包括介质基板的高度 和导体带的厚度 。一般导带的材料为铜或银等良导体,基板的材料则有多种。
(2)电特性参数:电参数比较重要,决定了滤波器的相关性能。包括特性阻抗Z0、工作频率f0以及电长度 。
(3)微带线参数:包括宽度W和长度L。
如果得到了微带线的电参数(Z0和 ),则可以根据式(2.1)和(2.2)求出微带线的相关物理参数(W、L),这在之后的设计中将会使用。
为材料的相对介电常数,而 为真空介电常数。
由示意图可以看出,微带线的和我们通常意义上的电路板相似,可以用印刷的方法制作成平面电路,从而缩小了体积,使微带电路结构紧凑,实现了小型化。同时,即使是在厚度很小的基板上,微带线同样可以印制,所以微带线的尺寸比其他传输线都要小。正是因为这些优点,微带线很快替代了拥有对称结构并且之前应用较多的带状线,应用越来越广泛。同时,微带电路也在电子电路中应用愈发广泛,得到了极大的发展。
2.2 微带线的相关特性
在微带线的相关特性中,特性阻抗和相速最为重要和关键。特性阻抗代表线上的行波 和 的比值,也就是入射波 和 之比;相速代表了电磁波的基本传输速度。微带线的原型是平行的双导线,最大的变化是在平行导体间加入了基板,所以对它的分析也更加的负责。微带线上可以传播准TEM波,这是一种混合波。
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