Ku波段微带带通滤波器设计+ADS仿真(3)
1.4本文的主要工作与意义
本文共分为五章，各章的主要内容为：
第一章概述了本文的研究背景和意义，介绍了在滤波器的结构设计、综合理论研究、仿真优化算法等方面国内外研究现状及发展趋势，同时介绍了本课题所采用的射频仿真软件ADS及本文的主要研究工作。
第二章简要介绍了微带线理论，分别介绍了微带线的结构，耦合微带线以及微带谐振器。并对二端口网络理论的原理进行了阐述。
第三章介绍了滤波器设计的基本原理。本章先简要地介绍了滤波器的分类以及滤波器的主要设计指标。而后，详细介绍了滤波器设计的经典方法——综合法的设计流程，并对其中的原理进行了详细的分析。
第四章详细介绍了Ku波段微带带通滤波器的设计过程：结合第三章介绍的综合法理论，求出集总元件低通原型电路的结构及各元件的参数。再利用适当的频率变换，将其变换为所需要的带通形式，最后再将集总参数元件用平行耦合微带结构来实现。在上述设计过程中，利用射频仿真软件ADS进行辅助设计，并给出了基于ADS的仿真与优化结果。
第五章针对微带滤波器的调试工作进行了经验总结。并且基于仿真软件ADS对所设计的微带滤波器进行了一系列的仿真验证，以验证滤波器的性能指标。最后对本文工作进行总结，并提出存在的问题和下一步的工作展望。
本科生毕业设计是对学生大学学习成果的一个总结，是学生科研能力的综合体现。参与毕业设计，是对大学所学知识结构的梳理，帮助学生巩固所学理论知识，融会贯通，学以致用。同时，通过课题的研究也让我掌握了进行科学研究的基本方法与步骤，为将来继续深造以及走上工作岗位打下基础。通过对微带滤波电路的设计，使我加深了对微带滤波器理论的理解与运用能力。通过对本课题的研究，培养了分析问题、解决问题的能力。并且学习了使用ADS 软件进行微波电路的设计，优化与仿真。掌握微带滤波器的制作及基本调试方法。
2 微带线理论
信号的频率与波长存在着相互对应的关系。频率的升高意着波长的减小，对于低于微波频率的无线电波，其波长远大于电系统的实际尺寸，可以用集总参数电路的理论进行分析，即为电路分析法。频率高于微波波段的光波、X射线等，其波长远小于电系统的实际尺寸，甚至可与分子，原子的尺寸相比拟，因此可用光学理论进行分析，即光学分析法。而在微波电路中，由于其波长与电系统的实际尺寸相比拟，电压和电流便不能视为保持空间不变，而是以波的形式进行传播。因此，不能用普通电子学中电路的分析方法研究或用光波的方法研究，而必须用场的观点去研究，即从麦克斯韦方程组出发，结合边界条件来研究系统内部的结构。这就是场分析法[13]。
本章首先介绍了微波电路所涉及的基本概念，并对二端口网络理论进行简要介绍。为微带滤波器的分析与设计打下理论基础。
2.1 微带传输线的结构
微带传输线的理论是于1952年提出的，因为其具有成本低、体积小、存在临界匹配和临界截止频率，容易与有源器件集成，生产中重复性好，以及与单片微波集成电路兼容性好等优点，如今已经成为人们最为熟悉和在微波集成电路中应用最为普遍的传输线。图2.1所示为微带传输线结构示意图。
图2.1微带线的结构示意图
图2.1中，εr表示介质基片的有效介电常数，H表示介质基片的厚度，T表示导体薄膜的厚度，W表示微带线的宽度。
一般而言，基片的介电常数大于空气的介电常数，因此，电场强度E在基片中的分布比较大。而且基片相对于外部空气媒质而言较薄，磁场强度H在基片中的分布也大于在空气媒质中的分布，所以从电磁场的分布角度看，微带传输线中传输的电磁波可以近似认为是TEM模，或者说，在微带传输线中传输的电磁波为准TEM模。微带中的能量大部分集中在中心导体下面的介质基片中进行传播。图2.2所示为微带线中电力线与磁力线分布的示意图。