1.耦合矩阵简介
带阻滤波器是耦合谐振器电路。当谐振器在中心频率谐振时,通过设计一定的耦合结构(谐振器之间的能量交换结构),可以实现特定频率/特定要求的滤波功能。谐振器之间传递的能量与存储能量之比称为耦合系数。耦合系数可以用矩阵表示。个人推荐的经典理解耦合矩阵参考文献如下:
《现代微波滤波器的结构与设计》第五章耦合谐振器带滤波器。就我个人而言,我认为这本书是微波无源电路的圣经。我经常读新书。建议无事可做时翻转;
《Microstrip Filters for RFand Microwave Applications》详细阅读第八章;
《Genera coupling matrix synthexis methods for chebyshev filtering functions》附:个人根据本论文编写的论文matlab程序。可以作为理论参考,但是做工程的时候很久没用了;
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2、ADS综合耦合矩阵建模
通过阅读论文,有两种方法可以获得耦合矩阵。一种是通过传输函数直接整合耦合矩阵,然后通过一定的旋转转换获得实际的耦合形式。另一种是以理想的传输函数为标准,通过优化获得所需的耦合矩阵。ADS中建模获得耦合矩阵实际上是一种优化方法,可以获得任何结构的耦合矩阵。
ADS典型的综合耦合矩阵模型见图 1。原计划写出详细推导过程,但由于本周工作较紧,就先折衷完成分享计划。感兴趣的可自行推导。
图1 ADS典型耦合矩阵模型(原理图)
参数数学表达在模型中:
图2 ADS典型耦合矩阵模型(参数表达)
三、耦合矩阵综合
有了传统的原型文件,我们可以整合耦合矩阵。使用一个CQ以结构为例,我们在2、5间增加了负耦合,原理图如图所示 3。
图3 CQ综合结构模型
在切比雪夫原型的基础上增加了一个CQ耦合,可见驻波现在不好,在ADS在中间放置驻波优化,优化电路,优化设置和结果见图 4。
图4 优化设置和结果
经过简单的优化,我们得到了所需的耦合系数参数。这种方法可以综合所有耦合谐振器形式的电路,如图5中的典型源和负载直接耦合带阻滤波器。
图5 典型的带阻滤波器综合(这种结构不需要长传输线)
4.耦合矩阵综合应用
可采用综合耦合矩阵
·合理评估滤波器的性能·指导滤波器的设计和调试
目前,耦合谐振器滤波器大多采用组延迟法。通过电路,我们可以了解每个谐振器的延迟,以便在设计和调试中准确判断问题,从而快速设计滤波器。
拿图4的CQ以带通滤波器为例:
输入时延
12时延
123时延
通过以上操作,我们可以在三维模拟和设计中准确判断各级耦合的偏差,从而快速设计和调试。