目 录
1 绪论 1
1．1 滤波器的发展史 1
1．2 当前的研究状况 1
1．3 仿真软件ADS的介绍 2
2 滤波器的基本原理及其设计方法
2．1 微波滤波器的基本概念 3
2．2 介质微带线 4
2．3 1/4波长短路谐振器的实现 6
2．4 低通和带通转换 8
3 基于四分之一波长短路枝节加载带通滤波器的设计与仿真 11
3．1 /4短路枝节滤波器 11
3．2 设计实例 12
3．3 仿真与优化 13
结束语 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 绪论
在当今的时代，科技迅速的发展这，我们也随之进入到了 信息化 的时代。信息广泛而快速的传递着，而传递的方式一般上而言可以分为无线传输和有线传输两大块。信息与通信 可以说是我们 现今社会的 “命脉”了。而在现如今，随着形形色色的移动设备越来越来普及，无线通信对人们的生产生活以及社会的发展产生的影响越来越大。从图1-1可以看出，带通滤波器（即图1-1中的BPF）在信息的发射和接受的过程中，它是必不可少的，且它的性能将会影响到整个通信系统。本文即是在前人的基础上，基于四分之一波长短路枝节，进行带通滤波器仿真与设计。
图1-1 典型的通信系统框架图
1．1 滤波器的发展史
1915年，德国与美国的科学家同时提出了滤波器的设计方案 。德国的科学家提出的设计方案就是现在名闻于世的瓦格纳滤波器，是最早的LC滤波器。因为有着无数科技人员投入到研究使用集总元件电感与电容的滤波器的设计理论 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q:  3_5_1_9_1_6_0_7_2 
当中来，所以使得技术逐渐的成熟起来。[13]
科技逐渐的发展导致了通信频带加宽。人们不久就进入 到了 微波领域中。随着微波技术的发展，滤波器进入了一个 新的设计领域当中，就是波导谐振器和分布元件同轴谐振器的设计的产生。材料领域的科技也在飞速的发展着，因此基于此的滤波器的发展也被极大的推动了。[13]
无源滤波器的技术在20世纪50年代日渐的成熟起来。集成工艺、材料工业、计算机技术自60年代起高速的发展。滤波器凭借于此到达了一个新的高度。人们开始研究起如何使滤波器的功耗更低、精度更高、体积更小、功能更加丰富，稳定可靠，使它的性价比更高。这成为了70年代以后滤波器发展的主要方向。
1939年，P D. Richtmeyer利用了介质块的电磁谐振设计了介质谐振器，虽然它有着小尺寸和高Q值这两大优点，然而当时的材料科技并没有达到这样的水平，所以造成了这种滤波器温度的稳定性并不是高，所以在实际中的应用并不是很成熟。但是70年代后，陶瓷材料快速的发展。这种滤波器在实际应用中可行性得到了大大的增强。凭借与此，该滤波器得到了迅速的发展。介质滤波器已经成为现在的射频与微波通信器材中最重要的元件之一了。80年代，高温超导材料的出现，使新型的低功耗与小尺寸的微波滤波器的实现成为了可能，无数的科技人员已经将注意力里集中了于此了。从90年代至今，人们开始集中了注意力于将各类滤波器的应用，人们希望能在更多的产品中使用滤波器。而且，滤波器的研究也是不断向前。[13]
1.2.当前的研究状况
现如今科技水平不断的提升，滤波器也突破了原先的桎梏，达到了新的高度。下面介
绍一下现在几个热门的滤波器。
1.2.1高温超导滤波器
高温超导材料可以说是上个世纪最重要的研究成果之一了。从它被发现经过10年，人们逐渐的加深了高温超导体的电性能的了解。HTS（高温超导）材料直接催生了一大批高温超导滤波器，因为它具有着无耗的特性，所以这样的滤波器的性能更加优异。利用它制成的微波谐振器、滤波器具有着很高的质量。这样的滤波器的无载Q值极高并且微波特性极为理想。当然带内衰减与插入损耗也达到了人们的期望值。并且它的平移特性非常陡。也正是一位如此，这样的滤波器的尺寸使人们更加的满意，与其它微波集成电路元件的集成变得更加简单易行。因此可以充分的利用信号频带，互不干扰的信道数量能够得到增加，能够最大程度的避免信号传输失真。由此可见，高温超导滤波器的应用场景愈来愈广阔的。[25]
1.2.2 LC滤波器
随着单片微波集成(MMIC)电路技术与微电子机械系统(MEMS)的发展，使得由此制作出来的电容和电感可以在在高频段获得高Q值，亦可以获得稳定性高的低电感和低电容值，小型紧凑的多层结构还可以在很大的程度上减少寄生参数。同时可以通过改进线圈和调制层微调电容量等等方法来克服L 、 C离散的问题，以获得稳定的谐振频率。因为新技术的发现与应用，微波滤波器的功耗愈来愈低，也更加小型化了。[25]
1.2.3声表面波(SAW)滤波器
射频SAW滤波器小型轻量并且有着较高的性比，因此广泛的应用于移动通信的级间带通滤波器。新一代的移动通信的出现推动声表面波滤波器向着更高的方向发展。微电子技术不断的发展，已经可以做到亚微米级的加工了。SAW也随之摒弃了早期普遍采用的尺寸规格（3.0X3.0mm）变得更加小型化了。满足了1.8 -2.4GHz频段的设计要求。[25]
1.3. 仿真软件ADS的介绍
ADS（ Advanced Design System ）是一款EDA仿真软件。它是由Agilent Technoligies公司提供的一套可以进行电路的设计的软件。它是Agilent Technoligies公司在HP MDS(Microwave Design System)和HP EEsof IV (Electronic Engineering Software)两者的基础上进一步的改进而成的产品。[12]因此ADS是一款有着非常强大的功能的EDA 软件，它深受电子工程师们的喜爱与推崇。它能够兼顾理论的分析，能够使得设计的周期大大的缩短，使得设计的成本大大的降低，能够在最大程度上减少调试测量电路的工作量，使德设计的效率得到了很大的提升。
它应用的主要场合包括以下几个方面:
①DSP设计
②电磁矩量仿真
③通信系统的设计
④射频和微波电路的设计(包括RFIC, RF Board).
它一般的设计流程是这样的：
首先设计电路，将电路分为不同的元件，将它们加以组合，并输入适当的数据，然后就要利用软件的功能对设计的电路进行仿真了，接下来再根据仿真的结果对电路进行优化，在此过程中要正确的选择中间变量与正确的计算方法。
ADS可以随时根据需要显示优化后的仿真结果。这对电子工程设计师们分析设计成功与失败的原因是非常重要的，这样才能够大大的加快设计的进程。当然，设计电路，仅仅只是在计算机上模拟这是远远不够的。最终我们还是要进行实际的电路测试的。ADS最大程度满足设计师们对降低调试测量电路的工作量的要求，提高设计师们的设计效率，这对电路的设计是非常有利的。本文中的带通滤波器是在前人的基础上基于四分之一波长短路枝节来进行设计的，并通过仿真软件ADS来进行仿真与优化。

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