5.2.3 集总参数滤波器转换为微带滤波器
这样，一个集总参数滤波器的设计过程就完成了，由于上述滤波电路工作频率高，不宜采用集总元件，需要把集总元件转化为分布参数元件，这里采用Richards变换和Kuroda等效来实现
Richards变换将一段开路或短路传输线等效于分布的电感或电容元件的理论，即将串联电感等效为一段短路短截线，将并联电容等效为一段并联短截线。但实际的微带电路设计中，串联短路短截线是无法实现的。Kuroda等效给出了并联短截线和一段传输线及串联短截线和一段传输线两种电路之间的一种转换方法。
1. Kuroda等效设计滤波器步骤
用Kuroda等效设计滤波器大体上分为以下几个过程
（1）根据Richards规则将集总参数的串联电感和并联电容变换成短路短截线和开路短截线 。
（2）Kuroda等效通过加入相应的微带传输线把串联短截线变换为并联短截线 。
（3）选择微带线参数（厚度、介电常数及介质损耗等），由计算的特性阻抗确定各部分微带线段尺寸，进行电路仿真。
滤波器设计指标：
①具有最平坦响应，通带内纹波系数小于2
②截止频率为4GHz
③在8GHz处的插入损耗必须大于15dB
④输入/输出阻抗为50Ω
①Maximally Flat，最平坦响应，也称巴特沃兹响应
②Chehyshev，切比雪夫响应
③ Elliptic,椭圆函数响应
④Inverse Chebyshev，逆切比雪夫响应
⑤Bessel-Thomson，贝塞尔-托马森响应
⑥Gaussian, 高斯响应
滤波器的参数:
①Ap（dB）=2,表示滤波器的纹波系数为2
②Fp=4GHz，表示滤波器的通带截止频率为4GHz
③Fs=8GHz，表示滤波器的阻带截止频率为8GHz
④As（dB）=15，表示滤波器截止频率处损耗大于15dB
⑤First Element选择为series，表示第一个元器件是串联元器件
新建工作空间q503中创建原理图e1，完成设计的电路如下图所示。
2. LC滤波器到微带滤波器转换
下面详细介绍怎样通过滤波器设计工具把LC滤波器转换为可以实现的微带滤波器 。
（1）单击滤波器设计向导窗口中的按钮，打开滤波器转换助手对话框，如图5.16所示
图5.16 转换助手对话框
（2）选中转换复选框中的LC to Tline选项，单击集中参数器件形式中的串联电感符号，选中串联电感，将会出现如图5.17所示的电感转换页面。
图5.17 电感转换页面
（3）在电感转换页面中单击串联电感图标，然后单击Add All按钮，添加原理图中的电感L1和L2。单击Transform按钮把电感转换成短路串联传输线。
（4）单击返回图标返回到滤波器转换助手对话框，单击并联电容符合图标，出现如图5.18所示的电容转换页面。
图5.18 电容转换页面
（5）单击选中页面中的并联开路短截线图标，单击Add All按钮，添加电容C1、C2、C3，单击Transform按钮，把电容转换成并联开路传输线。转换后的电路如图5.19所示 
图5.19 LC转换为短截线的电路图
（6）单击返回图标返回到滤波器转换助手对话框，选中转换复选框中的Tline to Tline（Kuroda），这里开始进行Kuroda转换，如图5.20所示。
图5.20
（7）单击Add Transmission Lines下面的Before Network按钮在输入端口添加一个单元器件，同样单击After Network按钮在输出端口添加一个单元器件，添加单元器件后的滤波器原理图如图5.21所示
图5.21
（8）在滤波器转换助手对话框中，选择转换图标，然后单击Add按钮，添加这对转换，单击Transform按钮，进行Kuroda转换。用同样的方式选择 进行转换，转换后原理图如图5.22所示。
图5.22 将添加的单元器件进行Kuroda转换后的原理图
（9）选中转换复选框中的LC ，Tline to Microstrip，单击短截线图标。单击Add All按钮添加所有短截线到微带线转换，如图5.23所示。
图5.23 短截线到微带线转换步骤
（10）设置基片厚度为30mil，基片介电常数修改为4.4。单击Transform按钮把短截线转换为微带线，单击OK按钮完成转换
（11）在原理图窗口中，选中滤波器元器件DA_LCLowpassDT1，然后在工具栏中单击Push Into Hierarchy↓按钮，得到滤波器的子电路如图5.24所示。
图5.24 转换为微带线后的电路图
3. Kuroda等效后仿真
具体步骤如下
（1）在原理图设计窗口中选择Simulation-S_Param元器件面板列表，从元器件面板中选择两个终端负载Term，添加到原理图中，在工具栏中选择两个地添加到原理图中，用导线把它们连接起来
（2）从元器件面板中选择S参数仿真控制器添加到原理图中，双击S参数仿真控制器，设置起始频率为0GHz，终止频率为10GHz，步长为0.02GHz。完成设置的原理图如图5.25所示
图5.25 滤波器原理图仿真设置
（3）单击工具栏中的Simulate按钮执行仿真，仿真结束后，系统弹出数据显示窗口，在数据显示窗口中插入S（2,1）参数的矩形图，并在曲线上放置两个Marker点，用来查看滤波器的频率响应参数，如图5.26所示。
图5.26 微带线滤波器仿真结果
（4）移动S（2,1）曲线中的标记，可以发现滤波器在4GHz处插入损耗为1.369dB,基本满足设计要求。因此，通过Kuroda转换后就可以得出想要的滤波器了。这样就完成了利用ADS的滤波器设计工具设计滤波器，并对它的主要参数和指标进行了仿真验证的任务。
实训：
滤波器的参数:
① Ap（dB）=3,表示滤波器的纹波系数为3
② Fp=3GHz，表示滤波器的通带截止频率为3GHz
③ Fs=6GHz，表示滤波器的阻带截止频率为6GHz
④ As（dB）=15，表示滤波器截止频率处损耗大于15dB—-越大阶数越大
⑤ First Element选择为series，表示第一个元器件是串联元器件
⑥ Maximally Flat，最平坦响应，也称巴特沃兹响应
图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8
图9
图10
图11
图12
实训：
滤波器的参数:
① Ap（dB）=3,表示滤波器的纹波系数为3
② Fp=3GHz，表示滤波器的通带截止频率为3GHz
③ Fs=6GHz，表示滤波器的阻带截止频率为6GHz
④ As（dB）=15，表示滤波器截止频率处损耗大于15dB—-越大阶数越大
⑤ First Element选择为series，表示第一个元器件是串联元器件
⑥ Maximally Flat，最平坦响应，也称巴特沃兹响应
图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8
图9
图10
图11
图12