基于pcbComponent的高通滤波器设计与分析gydF4y2Ba

打开实时脚本gydF4y2Ba

这个例子展示了如何使用pcbComponent对象设计和分析高通滤波器。基于三极(n = 3)切比雪夫高通样机，设计了一种通带纹波和截止频率为0.1 dB的微带高通滤波器gydF4y2Ba ${fgydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba}$ = 1.5 GHz。gydF4y2Ba

高通滤波器的设计与分析gydF4y2Ba

相应的低通Chebyshev原型的元素值取自参考文献[1]的表3.2gydF4y2Ba

${ggydF4y2Ba}_{0gydF4y2Ba}$ ＝gydF4y2Ba ${ggydF4y2Ba}_{4gydF4y2Ba}$ = 1.0gydF4y2Ba
${ggydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba}$ ＝gydF4y2Ba ${ggydF4y2Ba}_{3.gydF4y2Ba}$ = 1.0316gydF4y2Ba
${ggydF4y2Ba}_{2gydF4y2Ba}$ = 1.1474gydF4y2Ba

利用设计方程方程式。(6.2)和(6.3)在参考文献[1]中给出，n = 3和gydF4y2Ba ${ZgydF4y2Ba}_{0gydF4y2Ba}$ = 50欧姆终端时，可得到准集总电路元件值为gydF4y2Ba

${CgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba}$ ＝gydF4y2Ba ${CgydF4y2Ba}_{3.gydF4y2Ba}$ = 2.0571 pFgydF4y2Ba
${lgydF4y2Ba}_{2gydF4y2Ba}$ = 4.6236 nHgydF4y2Ba

这种高通滤波器的示意图取自参考文献[1]的图6.2，表示不同的特征尺寸如下所示。可见，电容器的串联gydF4y2Ba ${CgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba}$ 而且gydF4y2Ba ${CgydF4y2Ba}_{3.gydF4y2Ba}$ 均由相同的数列间电容实现，而分流电感gydF4y2Ba ${lgydF4y2Ba}_{2gydF4y2Ba}$ 由一个短路的存根实现。商用基板(gydF4y2BaRT / D 5880gydF4y2Ba)的相对介电常数为2.2，厚度为1.57 mm的微带滤波器被选择来实现。指间电容的尺寸，如手指的长度、宽度、手指之间的间距和手指的数量在参考文献[1]的图6.2中给出。数字间电容和短电感尺寸的计算程序在参考文献[1]的6.1.1节中讨论。采用数字间电容的封闭设计公式和全波电磁模拟来提取不同特征尺寸下的集总循环电容的理想值。gydF4y2Ba

highpass_new.PNGgydF4y2Ba

使用gydF4y2BainterdigitalCapacitorgydF4y2Ba对象，并根据引用[1]中的给定值更改其属性，以创建交叉指。使用以下方法可视化创建的对象gydF4y2Ba显示gydF4y2Ba

idc = interdigital电容;国际数据公司(idc)。NumFingers = 10;国际数据公司(idc)。手指长度= 10e-3;国际数据公司(idc)。手指宽度= 0.33 e-3;国际数据公司(idc)。手指间距= 0.2e-3;国际数据公司(idc)。FingerEdgeGap = 0.2e-3; idc.GroundPlaneWidth = 5e-3; idc.TerminalStripWidth = 0.1e-3; idc.PortLineLength = 0.1e-3; idc.PortLineWidth = 4.8e-3; figure; show(idc);

图中包含一个axes对象。标题为interdigital电容元素的axis对象包含6个类型为patch、surface的对象。这些东西代表小铜，喂，罗杰。gydF4y2Ba

使用gydF4y2BapcbComponentgydF4y2Ba在gydF4y2Ba国际数据公司(idc)gydF4y2Ba对象创建电容gydF4y2Bacap1gydF4y2Ba．可视化gydF4y2Bacap1gydF4y2Ba使用gydF4y2Ba显示gydF4y2Ba

pcb = pcbComponent(idc);cap1 = pcb.Layers{1};图;显示(cap1);gydF4y2Ba

图中包含一个axes对象。axis对象包含两个patch类型的对象。该对象表示PEC。gydF4y2Ba

使用gydF4y2Ba复制gydF4y2Ba，gydF4y2BarotateZ, rotateXgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba翻译gydF4y2Ba电容器的操作方法gydF4y2Bacap1gydF4y2Ba对象创建电容gydF4y2Bacap2gydF4y2Ba．可视化gydF4y2Bacap2gydF4y2Ba使用gydF4y2Ba显示gydF4y2Ba

Cap2 = copy(cap1);cap2 = rotateZ(cap2,180);cap2 = rotateX(cap2,180);Cap2 = translate(Cap2，[-6.2 -3 0 0]);Cap1 = translate(Cap1，[6.2 -3 0 0]);图;显示(cap2);gydF4y2Ba

图中包含一个axes对象。axis对象包含两个patch类型的对象。该对象表示PEC。gydF4y2Ba

使用gydF4y2BatraceRectangulargydF4y2Ba对象来创建两个输入端口gydF4y2Ba端口1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba端口2gydF4y2Ba和短路的存根gydF4y2BacenterArmgydF4y2Ba．为形状执行布尔添加操作gydF4y2Ba端口1gydF4y2Ba，gydF4y2Bacap2gydF4y2Ba，gydF4y2BacenterArmgydF4y2Ba，gydF4y2Bacap1gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba端口2gydF4y2Ba创建gydF4y2Ba过滤器gydF4y2Ba．可视化gydF4y2Ba过滤器gydF4y2Ba使用gydF4y2Ba显示gydF4y2Ba

portW = 4.9e-3;portL = 3.6e-3;centerL = 2e-3;centerW = 9.9e-3;port1 = traceRectangular(长度= portL，宽度= portW，中心= [-11.4e-3-portL/2 -0.05e-3]);port2 = traceRectangular(长度= portL，宽度= portW，中心= [11.4e-3+portL/2 -0.05e-3]);centerArm = tracerecular(长度= centerL，宽度= centerW，中心= [0 -2.55e-3]);filter = port1 + cap2 + centerArm + cap1 + port2;图;显示(过滤器);gydF4y2Ba

图中包含一个axes对象。axis对象包含两个patch类型的对象。该对象表示PEC。gydF4y2Ba

定义基板参数并创建用于gydF4y2BapcbComponentgydF4y2Ba的设计滤波器。创建一个接地平面gydF4y2BatraceRectangulargydF4y2Ba形状。gydF4y2Ba

使用gydF4y2BapcbComponentgydF4y2Ba来创建一个滤波器PCB。将介电和接地平面分配给gydF4y2Ba层gydF4y2Ba属性gydF4y2BapcbComponentgydF4y2Ba．分配gydF4y2BaFeedLocationsgydF4y2Ba传送口的边缘。分配gydF4y2BaViaLocationsgydF4y2Ba在存根的边缘gydF4y2BacenterArmgydF4y2Ba．设置gydF4y2BaBoardThicknessgydF4y2Ba到1.57毫米上gydF4y2BapcbComponentgydF4y2Ba想象一下这个过滤器。下面的代码执行这些操作并创建过滤器gydF4y2Ba印刷电路板gydF4y2Ba对象。gydF4y2Ba

衬底=介电(EpsilonR = 2.2, LossTangent = 0.0009，gydF4y2Ba.．.gydF4y2BaName =gydF4y2Ba“自定义”gydF4y2Ba，厚度= 1.57e-3);gndL = 30e-3;gndW = 25e-3;地面= tracerecular(长度= gndL，宽度= gndW，gydF4y2Ba.．.gydF4y2BaCenter = [0，-4e-3]);pcb = pcbComponent;pcb。BoardShape =地面;pcb。板厚= 1.57e-3;pcb。layers ={filter,substrate,ground}; pcb.FeedDiameter = portW/2; pcb.FeedLocations = [-gndL/2 0 1 3;gndL/2 0 1 3]; pcb.ViaDiameter = centerL; pcb.ViaLocations = [0 -6.5e-3 1 3]; figure; show(pcb);

图中包含一个axes对象。带有标题pcbComponent元素的axis对象包含9个类型为patch、surface的对象。这些对象表示PEC、提要和自定义。gydF4y2Ba

使用gydF4y2BasparametersgydF4y2Ba方法来计算高通滤波器的s参数，并使用gydF4y2BarfplotgydF4y2Ba函数。gydF4y2Ba

SPAR =参数(pcb,linspace(0.1e9,3.5e9,40));图;rfplot(石膏);gydF4y2Ba

$图中包含一个axes对象。axis对象包含4个line类型的对象。这些对象代表dB (S_ {11}), dB (S_ {21}), dB (S_ {12}), dB (S_{22})。gydF4y2Ba$

由于结果中有四条曲线，我们来分析一下结果。gydF4y2Ba

情节的参数gydF4y2Ba

分析……的价值gydF4y2Ba ${年代gydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba}$ ,gydF4y2Ba ${年代gydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba}$ 了解高通滤波器的性能。gydF4y2Ba

图;rfplot(晶石,1,1);持有gydF4y2Ba在gydF4y2Ba；rfplot(晶石,1 2);持有gydF4y2Ba在gydF4y2Ba；gydF4y2Ba

$图中包含一个axes对象。坐标轴对象包含两个line类型的对象。这些对象表示dB(S_{11})， dB(S_{12})。gydF4y2Ba$

结果表明，滤波器的截止频率为-3 dBgydF4y2Ba ${fgydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba}$ = 1.8 GHz。的gydF4y2Ba ${年代gydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba}$ 值大于-3 dB和gydF4y2Ba ${年代gydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba}$ 值小于-10分贝以上-3分贝截止频率1.8 GHz。因此，所设计的滤波器具有高通响应，电磁仿真结果与参考结果吻合较好。在-3 dB截止频率0.3 GHz的偏移可能是由于使用不同的数值求解器。gydF4y2Ba

使用gydF4y2Ba负责gydF4y2Ba高通滤波器金属表面和介质上电荷分布的可视化方法gydF4y2Ba

图;收费(pcb 3 e9);gydF4y2Ba

图中包含一个axes对象。标题为Charge分布的axis对象包含7个类型为patch的对象。gydF4y2Ba

图;收费(pcb, 3 e9,gydF4y2Ba“介质”gydF4y2Ba）;gydF4y2Ba

图中包含一个axes对象。标题为Charge分布的axis对象包含两个类型为patch的对象。gydF4y2Ba

使用gydF4y2Ba当前的gydF4y2Ba金属表面电流分布和高通滤波器介质体极化电流的可视化方法gydF4y2Ba

图;当前(pcb 3 e9);gydF4y2Ba

图中包含一个axes对象。标题为Current distribution的axis对象包含7个类型为patch的对象。gydF4y2Ba

图;当前(pcb, 3 e9,gydF4y2Ba“介质”gydF4y2Ba）;gydF4y2Ba

图中包含一个axes对象。标题为Current distribution的axis对象包含两个类型为patch的对象。gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

洪家胜:“射频/微波应用微带滤波器”，第165页，约翰·威利父子出版社，2011年第2版。gydF4y2Ba