一种UHF带通滤波器的设计

摘 要： 为了掌握微波滤波器的制作原理及设计方法，实现一种UHF波段带通滤波器的设计和制作。该设计采用了既定指标确定滤波器的形式（椭圆函数LC带通滤波器），以椭圆函数为理论基础，通过软件仿真、版图制作、加工，并通过矢量网络分析仪进行调试、测试，从而制作成功满足指标的UHF波段带通滤波器。要设计一个滤波器，首先要分析滤波器的技术指标，选择合适的滤波器形式，确定滤波器的级数，分析滤波器的带外特性以及通带特性，估算滤波器中心衰减和带外抑制的大小，对滤波器进行合理的设计与计算，最后要对滤波器进行仿真优化，直至达到满意的技术指标。

关键词： 带通滤波器； 椭圆函数； 微波滤波器； 仿真优化

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）12?0015?03

滤波器类型的选择可根据滤波器设计的带宽等指标和具体的应用场合来选择。相对带宽在20%以下的为窄带滤波器，应选用窄带滤波器的设计方法[1?5]来设计；相对带宽在40%以上的为宽带滤波器，应选用宽带滤波器的设计方法来设计；而介于两者之间的为中等带宽滤波器。由上面的指标可以看出本滤波器是窄带带通滤波器[6]。

采用巴特沃斯滤波器[7]来设计可以使通带内具有最大平坦的幅频响应；而切比雪夫滤波器[8]的好处是：带外抑制好，但是带内有一定的波动；本文设计的滤波器要求带外近端抑制良好（可以用切比雪夫滤波器或椭圆函数滤波器来实现，但是从后面的分析看要使用LC滤波器，而用LC滤波器的话，使用切比雪夫形式电路元件的值过于小，很难实现，这个可以用软件仿真来说明），以此可以看出，用椭圆函数滤波器[9?12]更适合。

1 关于滤波器阶数N的选择

2 关于椭圆函数LC带通滤波器的仿真及设计

对电路各元件值先进行简单的假定，通过运用ADS进行仿真来审查，并进行优化。

从此电路仿真图可以看出中心频率准确的落在450 MHz上，带内插损比较小，而且带外抑制也比较明显，而且线圈的值相对并不是很小，实际上可以实现，基本上符合制作要求，予以采用。到此本节设计仿真结束，下面进行此电路的制板。

3 关于椭圆函数LC带通滤波器的电路的制板

4 制作此椭圆函数LC带通滤波器及其调试

首先是线圈的绕制。根据以上的结论，线圈的绕制是关键的过程。最大的是250.2 nH，最小的是19.27 nH。本电感采用漆包线进行绕制（所以在将线圈焊制到电路板上之前，将线圈焊脚外部的漆用小刀刮去），绕制250.2 nH的线圈，根据以往对电感线圈的了解和对此线圈的假设，先绕制7圈，进行测试和调节。本设计的电容是采用陶瓷贴片电容，由于该电容的Q值比较低，因此本滤波器的带内插损并不能如同仿真那样好，只能调到-4 dB左右，而且本滤波器的驻波系数会比较大。

将另一个绕制的250.2 nH的线圈和一个0.5 pF的电容，按照之前设计的电路进行焊制并用网络分析仪调试。虽然此次的线圈值和第一个值是一样的，但是由于贴片电容制作上的误差以及线圈绕制的误差等等因素，使得此线圈并不是完全和第一个匝数一样，所以还要进行多次测量调试和修改才能达到所要求的值。

最后一步是焊制，此过程与23.88 nH线圈的绕制基本相同。接下来就是对整个滤波器进行调整，以达到最好的制作指标。

5 结 语

要设计一个滤波器，首先要分析滤波器的技术指标，选择合适的滤波器形式，确定滤波器的级数，分析滤波器的带外特性以及通带特性，估算滤波器中心衰减和带外抑制的大小，对滤波器进行合理的设计与计算，最后要对滤波器进行仿真优化，直至达到满意的技术指标。接着就可以制板，并加工调试。

在调试的过程中，容易忽略电路所产生的寄生电容和寄生电感对整个电路的影响。在对波形进行调试的时候，只对线圈进行了调整，忽略了电容的影响。本身很小的电容在寄生电容的叠加下，可能会比较大的改变开始仿真时候的值。在测试的时候，应该对几个比较小的电容进行适当的调整并测试，这样才能比较好的满足所要求的性能指标。

参考文献

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