1微带带通滤波器的理论设计方法1.1微带带通滤波器主要指标和基本设计思想微带滤波器的主要技术指标包括以下几个：(1)通带边界频率与通带内衰减、起伏，以及阻带边界频率与阻带衰减；(2)通带的输入电压驻波比；(3)通带内的相移与群时延；(4)寄生通带，它是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，即离设计通带一定处又产生了通带。微波带通滤波器应用广泛，结构多样，但以微带线实现带通滤波器的结构种类有限，为此，本文以平行耦合微带线为例来设计微带带通滤波器。由于单个带通滤波器单元不能提供良好的滤波响应及陡峭的通带-阻带过渡，而通过级连基本的带通滤波器单元则可以得到高性能的滤波效果。图1所示是一种多节耦合微带线带通滤波器的结构示意图，这种结构不要求对地连接，因而结构简单，易于实现，这是一种应用广泛的滤波器[1]。整个电路可以印制在很薄(小于1mm)的介质基片上；其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟，但采用高介电常数的介质基片则可使线上的波长比自由空间缩小几倍；此外，整个微带电路元件共用一个接地板，且只需由导体带条构成电路图形，因而结构大为紧凑，大大减小了其体积和重量[2]。1.2平行耦合微带线带通滤波器的理论设计方法为设计出符合要求的带通滤波器，传统的平行耦合微带线设计需要通过计算和查表来将全部设计要求转换成实际的滤波器设计，图2所示是一般的设计步骤[1][2]。(1)确定设计指标：通带：2.7～2.8GHz；带内衰减小于2dB，起伏小于1dB，端口反射系数小于-20dB。当在2.6GHz以下以及2.9GHz以上时，其衰减大于40dB。(2)低通滤波器原型的相应归一化频率如下：Ω=■■-■=2.9224(1)查表得Nmin=5。且由查表可知，具有0.5dB波纹的5阶切比雪夫滤波器的元件参数为：g0=g6=1，g1=g5=1.7058，g2=g4=1.2296，g3=2.5408(3)由设计要求得到的滤波器带宽为：BW=■=0.03636(2)接着应根据带宽指标计算下列参数：J■=■■=0.0036596J■=■■=7.8873×10■J■=■■=6.4626×10■(3)J■=■■=6.4626×10■J■=■■=7.8873×10■J■=■■=0.0036596将以上参数代入下面两式中，即可计算传输线的奇模、偶模特性阻抗。Z■|■=Z■1-Z■J■+(Z■J■)■(4)Z■|■=Z■1+Z■J■+(Z■J■)■(5)其中下标i，i+1表示耦合段单元，Z0是滤波器输入、输出端口的传输线特性阻抗，这里，Z0取50Ω。其计算结果列在表1中。(4)将表1中的奇模特性阻抗和偶模特性阻抗换算成微带线的实际几何尺寸。选择基板厚度H为0.8mm，介电常数εr为4.3。每一段耦合微带线的长度都必须是λ/4(λ为中心频率波长)。其它的微带线结构参数可查表得到。具体见表2所列。这种设计没有考虑到边缘场的效应，同时在计算滤波器阶数和切比雪夫原型元件值查图(表)过程中也会存在误差，而且计算奇偶阻抗数据时也会存在舍入误差，因此，得到的设计参数只是初步的、不精确的[1][3]。设计者只能在制版后再对微带线的长度和宽度进行调整和修正。而利用ADS软件进行滤波器的设计，不但省去了大量的查表和计算，还可以在制板前精确修正、调整设计参数，因而可以确保设计出的滤波器实际特性符合技术要求。2微带带通滤波器的软件设计方法利用ADS软件设计微带带通滤波器的流程(设计指标与理论设计法相同)如图3所示。设计过程主要是以滤波器的S参数作为优化的目标进行优化仿真。其中，S21(S12)是传输系数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线上；S11(S22)参数为输入、输出端口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。若反射系数过大，将会导致反射损耗增大，并且影响系统的前后级匹配，使系统性能下降，因此，必须增加一个匹配电路，而这会增加设计的难度。2.1原理结构图设计过程设计时可在ADS原理图设计窗口中选择工具栏Tlines-Microstrip，并点击选择Mcfil、MLIN以及MSUB等，同时将其放置在原理图上，并将其连接好，其原理图如图4所示。设置控件MUSB微带线参数时，可选基板厚度为0.8mm，介电常数为4.3，磁导率为1，金属电导率为6.0E+7，封装高度为1.0E+33mm，金属层厚度为0.03mm，损耗角正切为1e-4，表面粗糙度为0mm。滤波器两边的引出线是50欧姆的微带线，其宽度W可由ADS软件自带程序LineCale计算工具得到。由以上参数可得到微带线线宽W为1.52081毫米，线长L为15.1225毫米(四分之一中心频率波长)。2.2滤波器结构参数的优化由于平行耦合线滤波器的结构是对称的，因此，耦合线的这些结构参数是设计和优化的主