Band-Pass Microwave Filter Design

Band-Pass Microwave Filter Design
V. Espinosa García de Paredes, A.J. Sánchez Peco, A. González Fernández.

Abstract- To this paper we researched about design a
bandpass microwave filter way, specifically a Butterworth
type. To design our filter, we used ADS software as well as to
set up the lay out of the filter. We have also made the
fabrication in printed circuit boards and measurementof the
microstrip circuit. We consider theoretical and practical
approaches.
Index Terms- Desing,
Simulation, PCB

microstrip,

filter,

bandpass,

I. INTRODUCTION
This Paper has as goal to design a bandpass
microwave filter. To desing this bandpass filter we used
coupled line, this kind of filters can be made with
cascades of N+1 cupled line sections being N the order of
thefilter. Fabrication of multisection filter is particularly
easy in microstrip or stripline form, for bandwidths less
than about 20%. Wider bandwidth filter generally require
very tightly coupled lines, which are difficult to fabricate.
In our case, to obtein the order of filter we have used
a Bandpass transformation, that’s mean that a Low-pass
prototype filters desing can also be transformed tohave
the bandpass or bandstop responses.

Er

h(mm)

Tan D

5

1.6

0.02

Tabla 1. Características del sustrato

III. CÁLCULOS
Para el cálculo de los parámetros requeridos para
el diseño, en primer lugar, se debe realizar una
transformación de frecuencias, que deberemos normalizar
a un filtro paso bajo. Esto se realiza con la formula
mostrada a continuación:

Siendo Δ =  !!!!!
!"

=

!""!!""
!"#

≈ 0.117

Entonces,
!
!.!!"

 𝑥  (

!"##
!"#

−  

!"#
!"##

) ≈ 8.67

Este valor, lo usamos a continuación para obtener
el orden del filtro.
II. DISEÑO DEL FILTRO
A. Especificaciones de diseño.
El filtro será diseñado, simulado, construido y
medido en un sistema con impedancia característica de 50
Ω. Las especificaciones de diseño sedetallan a
continuación.
El diseño trata de implementar un filtro paso
banda tipo butterworth. Carece por lo tanto, de rizado,
siendo 800-900 MHz las frecuencias de corte inferior y
superior respectivamente. La banda de rechazo (stopband)
debe tener una atenuación de al menos 17dB en 1,4 GHz.

│8.67│-1 = 7.67
Buscando el valor en la siguiente gráfica para la
atenuación deseada de 17 dB,se obtiene el orden del filtro
n = 2. En la Imagen 1 se observa con claridad.

El sustrato sobre el que se construirá la línea
microstrip tiene las siguientes especificaciones:


 

 

 
1
 

 

[1]

Figura 1. Cálculo del Orden del filtro
A simple vista puede parecer que es orden 1,
pero dado que las especificaciones impuestas sugieren que
sea mejor que 17 dB deatenuación, optamos por el orden
2, que optimizará el diseño.
Una vez establecido el orden del filtro, obtenemos los
valores de los parámetros del filtro con la siguiente tabla:

Un filtro microstrip con líneas acopladas, se
compone de varias líneas microstrip dispuesta en forma de
“escalera”, y estos parámetros son esenciales para el
cálculo de las secciones, w (anchura de la línea), l(longitud de la línea) y s (separación entre líneas
acopladas).
A partir de estos valores y la herramienta de
cálculo “LineCalc” disponible en ADS, se obtienen las
dimensiones de las secciones de la línea microstrip. En
todos los casos, la longitud eléctrica βl = 90º.
Sección
1
2
Parámetro
Z0e (50Ω)
73.03
63.78
Z0o(50Ω)
38.75
41.25
W(mil)
82.91
96.42
L(mil)
1853.54
1834.33
S(mil)
15.32
30.74
Tabla 3. Dimensiones líneas Microstrip

3
104.31
38.71
47.77
1893.58
5.92

El diseño final del filtro sería de la siguiente forma:

Tabla 2. Valores de los elementos para el prototipo
FPB

Figura 2. Diseño final de las líneas acopladas.
IV. FUNCIONAMIENTO DEL DISEÑO

N=2, luego:
𝑔! = 1,4142
𝑔! = 1,4142
𝑔! = 1,000
Una vez obtenidos estos parámetros, debemos...