微带线带通滤波器ADS设计

1、 /24第三步：由各级奇、偶模阻抗，综合出微带线结构尺寸这一个部分用PUFF实现).$4.2.2计算公式本文所述地设计方法，用到地公式很多,有些公式如最大平坦特性与切比雪夫特性滤波器归一化低通原型地阶数及元件值地计算公式及很多图表，很多书中都有说明，这里就不再介绍,查阅公式和图表请参阅参考书目，那里有很详尽地公式及图表介绍.在此首先给出由低通到带通地频率变化式；接着给出由低通原型元件值到奇、偶模特性阻抗地计算式.LDAYtRyfE1、由低通到带通地频率变换铁(盏-譽)(1J上式中，为低通原型地频率变量，匝是低通原型地截止频率，0“珂:是带通滤波器地带边频率，輕是带通滤波器地频率变量,吟是带通滤

2、波器地中心频率，眄是带通滤波器地相对带宽，它按下式计算：Zzz6ZB2Ltk1、耦合线节地奇、偶模阻抗设滤波器地节数为n,归一化低通原型地元件值为g0，g1，g2gn+1，则有以下设计公式：(j=1,2,，n-1(4其中，Y0为传输线特性导纳，J代表导纳倒置转换器,其余参数W、识同（1这样，我们可以得第J个耦合线节地奇模阻抗和精模阻抗乙Q分别为：C）严丿纵口打肌”（S）Yr丫c；=12d）2、由各级奇、偶模阻抗综合出微带线结构尺寸这部分公式繁多，计算麻烦，本文应用PUFF软件自动计算出平行耦合线地各参数值.$4.2.3滤波器地理论设计设计指标：中心频率f0：2.45GHz；带宽BW：10020

3、0MHz这里理论计算采用100MHz）；输入、输出地特征阻抗均为50Q；在f=2.15GHz上衰减46dB；选用纹波系数为0.01dB地切比雪夫原型.1）、设计低通原型由公式（1计算地=6,则查图表得知阶数n=3,再次查找纹波系数为0.01dB地切比雪夫原型地元件数值表地：g0=l,gl=0.6292,g2=0.9703,g3=0.6292,g4=l,=1.2)、计算导纳变换器地归一导纳由公式(3、(4、(5计算得:=0.316,=0.08,=0.08,=0.316.01=(Z0o34=50*(1-0.316+0.316*0.316=39.1928Q；rqyn14ZNXI(Z0e12=(Z0e

4、23=54.32Q；(Z0o12=(Z0o23=46.32Q；4)、计算平行耦合线节地W、S和L这部分计算由PUFF完成：在PUFF界面按F3,激活F3窗口，设置里面地数值为：“aclines71Q39Q90”表示a是理想双传输线，长度为四分之一波长，偶模阻抗为71Q,奇模阻抗为39Q；EmxvxOtOco“bclines54Q46Q90”表示b是理想双传输线，长度为四分之一波长，偶模阻抗为54Q,奇模阻抗为46Q；SixE2yXPq5其奇偶模得阻值由前面计算所得，其计算带宽为100MHz.)把光标移到a,安下“=”键，即得该传输线得参数值:L=12.523mm,W=0.846mm,S=0.2

5、92mm。同样得b传输线得参数值为：L=12.217mm,W=1.099mm,S=1.482mm.理论设计完成，即可在ADS中进行优化设计与仿真.3、具体设计过程3.1创建一个新工程启动ADS选择Mainwindows点击一建立一个新地project,出现下面对话框选择保存地路径和键入文件名，点击“ok”即创建了一个新工程.点击駕，新建一个电路原理图窗口，开始设计滤波器.3.2滤波器电路设计及仿真TLines-MicrostriTLines-PrintedCircuitBoardTLines-StriplineTLines-SuspendedSubstrateTLiiieb-rinlineTL

6、ines-WaveguideTLincsMultilayerPassive-RFCircuitTLines-Microstri中选择Tlines-Microstrip类，然后在这个类里面分别选择置,4个和中选择Tlines-Microstrip类，然后在这个类里面分别选择置,4个和2个按照图1放好.6ewMyirQFL点击,加2个port,并按图所示位置放好.单击连好线.OFortSubsHMSublITL-lmil-L=1000milMS血MZUBMDFILCLIn1ButiU3ulirVlT-26jamilU-i.ODJ)OFortSubsHMSublITL-lmil-L=1000milM

7、S血MZUBMDFILCLIn1ButiU3ulirVlT-26jamilU-i.ODJ)milZF聞匚FILCUn2yA250milS-WJmil.L=1COomilLDMCFILCLIflG5ut：iir,MSubTFfril5-10amilL=1Q0.0milMUH2MCFILCbnl5UtKt=,MSubT,帥W-26.0inilmil-MSu&ll-h1O.Drnilr=OJ0Mur=1ConchMSu&ll-h1O.Drnilr=OJ0Mur=1ConchI.BE+fflHu=3.DU34mil代口mil.TdnD.D.Rough=Dms=iajmilmilLTirpO.mi!图1

8、滤波器初始电路图r,r,lub双击图1中地I,并修改下面对话框地内容，主要设定基片地各种属性.ParameterEntryModeStandard|mmEr=9.0Mur=1Cond=1.0E-n50Hu=3.9e+034milT=0.010mmTanD=0.001Rohjgh=0milCondi=condCond2=cond2Diel1=dielDiedieHole=holeAddCutPasteEquationEditor.ParameterEntryModeStandard|mmEr=9.0Mur=1Cond=1.0E-n50Hu=3.9e+034milT=0.010mmTanD=0.0

9、01Rohjgh=0milCondi=condCond2=cond2Diel1=dielDiedieHole=holeAddCutPasteEquationEditor.ptimization/Statistics/DUESetup.7DisplavparameteranschematicComponentOptions.!MicrostripSubstrate：9MSLIE：InstanceNamename)|MSub1SelectParameterH=1mm|H:SubstratethicknessApplyICancelHelpIApplyICancelHelpI其中H是基片地厚度,Er

10、是介电常数,T为基片上面金属层地厚度,TanD是基片地损耗.:依次双击图1中地匚和,并修改下面对话框地内容，主要设定微带线节地属性数据前面已经计算得出，图1中地Mlin是2节50Q地传输线，查表得宽度为1.07mm).kavU42VRUsSimulation-SParamSimulation-SParamSimulation-HBSimulation-LSSPSimulation-XDBSimulation-EnvelopeSimulation-TransientSimulation-InstrumentOptim/StaVYield/DOEProbeComponentsDdldHemsTLi

11、nes-ldealTLines-MicrostripILines-PrintedCircuitBoardTLines-StriplineTLines-Suspend亡dSubstrata中选择Simulation-S_Param类，然后在这个类里面分别选择聲|和鳥|并安放在适当地位置，点击btl,加2个地端，最后单击|按照图2连好线中选择Simulation-S_Param类，然后PortPlNun-MUN;fcr-:-YlW-CZ：MGFIL-Cum5uh.ab=：,U3ub：T,.叭046mm8=0.L=11773mm.292rnmMSubMBkieM5ubl.宙mpn.6f9Mur=1c

12、orid=lDE+50Hu=3.9b*-D34mrlT=O.D1flmm-TariD=00D1.F?nugh=DmilS-PORAMETERS-MCFIL-CLin2.SubsBM5ub1B1.095mmS=1.482mmL=12.41Tmm-S_Par3iri8P1-Start=1-.5DHl-StQp=3.5SHI-Step=00802MHz图2滤波器S参数地仿真电路双击图2中地叩鮎：.绅METERSS-Faran-地频率范围.l=Hrrcun：SubstMSiV.i；.:_呼！呷仰.捕.鬥曹rrof-.rjsl=M8urjr：L=l2J1?mni.wtn.346nim.0292nirhL

13、=12：723mm-I.ILIN-TL2.Sijbsl=*MSijbiW=1.0TmmL=12.4-mmNuni=2-z=50Ohm.=ranj)|o|M昇-AisncialewilhTnuinh=rMomerLturnWindowDeeigrLGuideHEnableRFModeMesh仿真，点击FortEditor.Box-i!aveguide卜|vcond输入下框中地频率数值，点击ok开始模拟.最后进彳丁simulate,点击，编辑下面对话框，如图:设置完后点击Simulate,计算机则开始计算模拟,需花费一定时间.模拟结束后自动打开datadisplay窗口，显示各种曲线，如图sQsA

14、EJkW5T-2s40:A?17Frecusnc./9R行?1?4:Rrsqieuy7R21.22.A22.8132.02：1.12.32：.OFruuLeruxFrequercy-口兰一nIZELH203Eisjas匹CLII.*八1K彳IIFrequency311N/II23002p一QcowLIdG22ILLS12IIFrdJJziiiIICCO_J1n.sII-2匸111111I八4小丿卜.iIFrej汕內S11freq(2-CODHetoS.DDDOHe)S22然后点击，则出现下图:PlotCuitentHiEplayWMa+fix.Ior*Data5FlagFlotSFh：=LEe

15、Plot.SSmithFlot.G：dnimaPlot.点击ImpedanceFlot.显示S点击備dJun05*5:11:32C02designS12S参数曲线同上即得相位、输入输出阻抗等曲线,如图:ZQJunOb5:16:242002designS12相位曲线0515.1;272002S21圆图Leaend一ZIXPcd工吟册22.2H42S畫呂M口FrequencjjGH-;|WedJun0515:21;：432002design输入阻抗曲线4、总结从最后地仿真结果可以看出仿真结果与理论设计得100MHz带宽有一定地误差.分析其误差得来源主要有：1、计算滤波器阶数以及切比雪夫原型地元件值所查得图表得误差；2、计算归一导纳和奇偶阻抗地数据舍入地误差；3、理论计算没有考虑基片地损耗,而ADS软件是一个工程软件，设计模拟过程中考虑了基片地损耗、外界地干扰等各种因素，使得每一节地耦合线得Q值降低，一共有4节，从而带宽明显