ADS低通滤波器的设计及仿真

1、电子信息与电气工程系通信工程格立工帮承嚏Fttji己n University of Tectinolagy电磁场与微波技术课程设计报告课程题目：低通滤波器的设计与仿真 姓 名:指导教师：系 另上专 业:班 级: 学 号:.资料.完成时间:低通滤波器的设计与仿真摘要：微波滤波器是用来别离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重 要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其

2、中用微带做滤波器是其主要应用之一。关键词：ads;微带线；低通滤波器一、设计思路1、设计要求：截止频率：1.1GHz,通带波纹小于 0.2dB,在1.21GHz处具有不小 于25dB 的带外衰减。2、方案选择利用椭圆函数滤波器设计并仿真，经过优化后，结果调出来的波形能到达指标，但波形会形成带阻波形，只能实现在一定围低通。所以不选。利用切比雪夫滤波器设计并仿真，经过优化调试后可用。3、设计法案首先用LC设计低通滤波器集总参数模型当频率工作在高频时，要用微带线代替LC元件。高阻抗微带线代替串联电感，低阻抗微带线代替并联电容。一般取 Zhigh=120 Q,Zlow=20 Qo在输入和输出加上50

3、微带线。然后根据设计要求通过ADS自带的Linecalc计算转换过来的微带线长和宽。在进展设计时，主要以滤波器的 S参数作为优化目标进展优化仿真。S21S12S表示传输参数，滤波器的通带，阻带的位置以及衰减，起伏全部表现在 S21S12随频率变化的曲线上。S11S22参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以 换算输入输出的电压驻波比。如果反射系数过大，就会导致反射损耗过大， 影响系统的后级匹配，使系统性能下降。板材设置：H基板厚度=0.8mm, Er基板相对介电常数=2.2, Mur 磁导率=1 , Cond金属电导率=1E+50 , Hu封装高度=1E+033mm , T金属层厚度=0.01

4、mm, TanD损耗角正切=0。二、仿真过程及电路原理图、幅员、 S参数等经过ADS软件的仿真和折中，以下就以相比照拟好的方案为例介绍详细过程以及电路 和幅员仿真的情况。低通滤波器集总参数模型如图1所示：dO；3dUi-CJiaCW HTi31THaorflErttLp,n* a ST9 arl9F1aHF Erv1alpqHHS4r 而: EftAiinwpM 3 fiw图1原理图设计并加 T型接口如图2所示：Mj-rn=iW=*n mnn L=l 1 m ESUB ”5触底口 mm,ft -imfe：TseI Iwn . femiZZ-50 Ohm * W E心 niu2 nrr叫“市?w

5、3-niri刊3 nwiyuiU H 她grrn w2nirnrm-1 mrnf .= l.l - iM3 e , , L-ii mmSut-Ur/Sutr 方=w5 mm LM6 rfimTie与此与1，为心r四二M rrnL调mmTLW图g ,* Kw&mmL=l6旧陋3曲率 押千斗wii-i iri图2优化控件如图 3所示:GOALGOALg OPTWLJpbmCSoal HEstpr-,!A(?，/mFqm 匚旧 M nrrH* =B；SF 1M in 3.Ma*=-JWeip|M= Il DORjnHfjrVAr|lsL lri*iRjfi：Min(1=-1 1GHZFLariHeM

6、aj1J|-1 IGHlZQibdl -OplimrUaaiJ!1FehF网莒信户炉 Slmln-oi btk：DN iarg=p 与尸 1H in-C- 31MU?VYufrrt=blfedE.Fiar- & O 即皿礼扇啕124FifialAnedyBr=TJQrter N nTkl imGoil啊2 Sc lB! StVailWH-.sfjeM-= .a .5aM3i3eis=yes旨3 W?OfrtiE31E HOU pd a-lwCrHlaelISnU DE Hal =no 吕启5 同 I llli mnon*c* U fifiAJ I 匚他 1X母rp=yM未经优化原理图仿真的 S

7、2, 1参数如图4所示:ODGtiz 归 d 102fTir JiIjt匚9加 gH/ dB彩(21正七199m2freq-1 210GHzG日网，m?3m3mlfruq=1100GHz8升 optlter=0a Zm3treq=7OO CMHzdBjS2 1)=-0 192 0Plite rR械GHz图5apiller-0图6电路图仿真成功后进展 PBC幅员的生成和仿真，利用 ADS软件生产幅员如图 6:图中ml位置即为1.1GHz,与要求衰调图4dB还有差距。因此需要对原电路进展优化,优化完后的S2, 1参数如图5所示：m2tieq=1 21DGHZ-2S.U1K由图5可看出经过优化后的

8、S2, 1参数到达设计要求。当生成幅员后，在幅员的两端边沿打上两个Port,设置Port的板层和幅员的 板层致。 接下来就是把原理图的参数导入5幅员中，点击幅员窗口菜单中的Momentum -Substrate - Update From Schematic从原理图中获得参数。之后点击Momentum - Simulation- S-parameter弹出仿真设置窗口，该窗口右侧的Sweep Type选才A Adaptive,起止频率设为与原理图中一样，采样点数限制取10 （因为仿真很慢，所以点数不要取得太多）。然后点击Update按钮，将设置填入左侧列表中，点击Simulate按钮开场进展仿

9、真。仿真完 S2, 1参数波形如图7:图7由图7可看出幅员仿真的截止频率与设计要求还有点偏差，重新回到原理图窗口进展优化仿真，产生这种情况的原因是微带线的宽度取值不适宜，可以改变优化变量的初值，也可根据曲线与指标的差异情况适当调整优化目标的参数，重新进展优化。经过屡次重新优化后得到如图8的S2, 1参数波形：I图 8 由图8可看出相比图7更接近设计要求，且证明幅员仿真与设计要求也一直，此时的微带的长和宽的参数如图 9所示：1二 1 VAI74 F? 1 w 1-1 _3W 2=640 43 1 e-O3 oe-O3-W 5 = S 94NO9 w6 = SP9 1 7OG 16= 24. 11

10、1 S Oj图9三、设计总结本次课程设计是用 ADS设计微带低通滤波器，根据设计要求设计所要制作的滤波器的 原理图。经过小组讨论后决定用切比雪夫滤波器原型来设计。根据所给的参数计算出所要设计的滤波器需要的阶数为 9,之后根据上网查找的经历方法用ADS自带的微带计算器算计算出所要用的微带的长和宽，设计完后进展优化时却无法优化出符合设计要求的S2, 1参数波形，之后小组上网查找， 在微波仿真论坛得到说可用椭圆函数滤波器制作。用进展了使用椭圆函数滤波器的制作，结果得到的波形是能满足带波纹、截至频率、阻带频率，但所得图形是阻带图形，只能满足在一定围实现低通。 通过查找资料可以利用集总的方法让ADS自行得出阶数与原理图，于是变用集总的方式得出了切比雪夫11阶滤波器，之后用第一次的计算方法，再经过优化终于得到正确的波形且完全符合设计要求。通过本次课程设计，使我不仅学到了通信专业相关的知识，更重要的是掌握ADS的根本使用方法。通过实验，使我更直观地去