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(多图) 用于精确集总元件滤波器仿真的Q因数建模

EDNChina编译?? 2013年06月26日 ?? 收藏0

实验和理论结果

将修改后的Q值和电感建模应用于组合式低通滤波器,如图10所示。


图10:典型集总元件LC低通滤波器的原理图。

这种特殊滤波器包含两个切成两份的PI匹配部分(用于将滤波器连接到传输线)、一个恒定k值的T部分(或原型)和一个m派生的T部分。标号为CP的电容是电感的封装寄生参数,被建模为0.12pF数量级的理想电容。

设计的第一个滤波器在131MHz处有较低的插损,在262MHz中有较深的陷波。这可以从图11、图12和图13看出来,这些图参对三种不同集总元件模型的S11、S21和S22实验结果分别进行了比较。


图11:131MHz集总元件LC低通滤波器的三种不同集总元件模型的S11比较。


图12:131MHz集总元件LC低通滤波器的三种不同集总元件模型的S21比较。


图13:131MHz集总元件LC低通滤波器的三种不同集总元件模型的S22比较。

从图中可以看出,扩展的电容与电感模型可以产生比假设恒定元件值和品质因数的模型更高精度的预测值。另外一个组合式低通滤波器采用高Q值单片元件设计,在2.42GHz处有较深的陷波。这种滤波器的配置与131MHz版本相同,除了具有不同的截止频率和无限极点频率外。对这种特殊滤波器的实验与预测特性比较结果如图14、图15和图15所示,其中对S11、S21和S22分别进行了比较。


图14:2.42GHz集总元件LC低通滤波器的模型化和实验性输入反射系数S11的比较。


图15:2.42GHz集总元件LC低通滤波器的模型化和实验性输入反射系数S21的比较。


图16:2.42GHz集总元件LC低通滤波器的模型化和实验性输入反射系数S22的比较。

结论

通过解决电容和电感的非理想特性可以精确预测滤波器的频率特性。电感的品质因数和电感值不是固定的,或者说在频域上的特性呈线性方式,通过处理频率相关的变化可以得到非常精确的电路建模。

本文中使用的曲线拟合公式短小简单,可以在诸如安捷伦的ADS和Applied Wave Research公司的Microwave Office等电路分析程序中轻松实现,并能用来解决这些元件中发生的非理想特性。

作者:Arild Kolsrud

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第1页:基本模型——电容模型

第2页:基本模型——电感模型

第3页:实验和理论结果


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集总元件滤波器? Q因数? 建模? 仿真?

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