基于HFSS的微带低通滤波器设计开题报告

全文总字数：1458字

1. 研究目的与意义

滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。低通滤波器是最常用的选频元件，其主要作用是抑制高频信号，通过低频信号，因此可以用来抑制干扰。本课题基于三维电磁场仿真软件HFSS和ADS，设计一个微波频段的低通滤波器。微带滤波器可以采用常规的DGS结构、高低阻抗结构、发卡结构等类型，设计中心频率为5.7GHz，相对带宽达到60%以上。本设计对将来微波频段滤波电路系统的设计具有重要的指导意义。

2. 国内外研究现状分析

dgs结构：由于 dgs 结构具有禁带特性、高阻抗特性、慢波特性等优良的电路性能，所以近年来吸引了大量学者的注意，目前已被应用到滤波器的设计、微波元器件谐波的抑制、功分器、10db定向耦合器、功率放大器等微波电路中。dal ahn 等人最先提出一款经典的哑铃形 dgs 结构，文献中对哑铃形 dgs 结构的电路特性进行了分析，结构表明哑铃形 dgs 结构具有禁带特性，同时在哑铃形 dgs 结构的基础上还提出一款低通滤波器，该低通滤波器是用两个哑铃形 dgs 单元级联而成，上方的微带线导带加上一段微带开路短截线，该低通滤波器结构简单，相较传统微波低通滤波器具有更宽的阻带，插入损耗也很低。哑铃形 dgs 结构的禁带特性除了可以直接设计微波滤波器以外，还可以应用于谐波的抑制。duk-jae woo 等人提出一种不对称螺旋形 dgs 结构，其具有两个不同的谐振频率，一个螺旋形 dgs 结构可以抑制两个频段的谐波分量，将此螺旋形 dgs 结构应用到功分器中抑制了二次和三次谐波分量，同时由于 dgs 结构的加入，增加了电路的慢波特性，所以四分之一波长传输线相对普通传输线尺寸减小了 9.1%。

发夹型结构：发夹型通过适当的耦合拓扑结构实现的滤波器，一方面，它是半波长耦合微带线滤波器的一种改良结构，结构比较紧凑，易于集成、尺寸较小；另一方面，其耦合线终端开路，无需过孔接地，这消除了过地孔引入的误差。因此，它具有更好的电性能，因而在微波平面电路的设计中有着良好的应用前景。

微带发夹型滤波器具有尺寸小、易集成、成本低、设计较为简单等优点，在微波平面电路的设计中被一致看好，具有很好的实际应用价值。利用ads设计方法摆脱了盲目性的人工调试，大大缩短了研制周期、减少了设计成本，并比较容易达到指标要求。

3. 研究的基本内容与计划

首先通过hsss和ads的相关书籍，熟悉掌握hfss和ads的相关操作方法。其次在两款仿真软件上进行设计低通滤波器的机构。再分别采用dgs结构、高低阻抗结构、发卡结构这些不同的结构进行设计。再分析这几种不同结构滤波器的性能优劣，比较它们的优缺点，分析是何种因素影响了滤波器的带宽。最后比较这几种不同结构的滤波器模型，看哪一种满足所要求的低通滤波器设计条件，即达到中心频率为5.7ghz，相对带宽达到60%以上这个条件。最后进行优化方案的调整，整理出影响低通滤波器带宽的影响因素。

时间安排：

1.开题：至3月1日

4. 研究创新点

使用三维电磁场仿真软件HFSS和ADS来设计低通滤波器，可以通过仿真软件判断出哪些参数对滤波器带宽产生比较大的影响。而且微带滤波器可以采用常规的DGS结构、高低阻抗结构、发卡结构等不同的类型，具有多样性和发散性，不仅限于一种类型，便于思路的拓展。