实验二微带滤波设计与仿真

实验二、微带滤波器设计一、实验目的：1、学习滤波器设计原理；2、学习利用ADS进行滤波器仿真设计。二、实验原理：滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内频率信号呈现匹配传输，对阻带的频率信号失配而进行反射衰减，从而实现信号频谱过滤功能。滤波器分为低通、高通、带通和带阻四种类型，镜像参量法和插入损耗法是设计集总元件滤波器的常用方法。对于微波应用，这种设计必须变更到由传输线组成的分布器件上。Richard变换和Kuroda恒等关系提供了这个手段。三、实验内容：1、利用ADS提供的设计向导快速设计一个低通滤波器，其指标要求如下：⑴具有最平坦的相应，通带内纹波系数小于2，⑵通带截止频率fp=4GHz，⑶阻带截止频率fs=8GHz处的插入损耗必须大于15dB，⑷输入输出阻抗为50Ω。2、微带线工作原理微带线是目前比较流行的平面传输线，它可以利用光绘来加工，并且容易与其它无源和有源的微波器件集成，微带线是准TEM模式，它的相速、传播常数和特性阻抗可以由静态或准静态解获得。接地板（铜，鋁）导体带条（良导体构成，宽约1毫米）介质基片（固体介质）四、设计步骤：1、在主窗口菜单栏新建工程Step_Filter.2、在Step_Filter工程中建一个名为Filter_micro_lpf的原理图。3、执行菜单命令[DesignGuide]→[Filter],弹出如下图所示的滤波器选择对话框。4、选择“FilterControlwindow”，单击OK,得如下图滤波器设计窗口。滤波器设计助手仿真助手分析助手5、单击工具栏中图标，在原理图元件面板中有“FilterDG-ALL”,如下图。得滤波器向导中的各种模型。6、在“FilterDG-ALL”元件面板中选择一个双端口低通滤波器模型（Low-passfilterDT），这时系统弹出一个提示对话框，如图。7、单击OK,并将选择的双端口低通滤波器添加到原理图中。8、重新回到开始的设计向导中，然后打开“FilterAssistant”标签页，可以看到如下带有滤波器参数设置和滤波器幅频参数设置的窗口。对应的仿真滤波器名纹波系数阻带损耗相应类型幅频特性曲线阻带截止频率通带截止频率首元件连接类型9、选择滤波器类型。选择MaximallyFlat.10、在滤波器向导中输入设计参数，单击【Redraw],即可得到一个巴特沃斯相应曲线。12、所有参数设置完成后，单击【Design]按钮，系统自动设计一个集总参数滤波器。13、返回原理图窗口中，双击滤波器模型，查看滤波器的参数。14、单击ComponentOptions按钮，设置滤波器参数显示对话框。15、勾选所有按钮，得到如图显示参数。16、查看模型中的具体电路，选择该模型，单击图标。得如图所示设计的子电路。17、设置好滤波器相应参数后，在滤波器向导中选择“SimulationAssistant”标签页。修改滤波器仿真设置如图。18、单击【Simulate]按钮，开始仿真，这样一个集总参数滤波器设计完成，但由于频率高，不宜采用集总参数元件，需要将其转换为分布电路器件，这样采用Richards变换和Kuroda等效来实现。集总参数滤波器转换为微带滤波器

Richands变换是将一段开路或短路传输线等效为分布的电感或电容元器件的理论。即将串联电感等效为一段短路截线，将并联电容等效为一段并联开路截线。但实际的微带线电路设计中串联短路短截线是无法实现的。Kuroda等效给出了并联开路截线和一段传输线与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分以下几步骤：⑴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。⑵Kuroda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。⑶选择微带线参数（厚度、介电常数及介质损耗等）根据计算的特性阻抗确定各部分微带线段尺寸，然后进行电路仿真。2、LC滤波器到微带滤波器转换过程⑴单击滤波器设计向导中的图标，打开滤波器转换助手对话框，如图。⑵选择”LCtoTline”选项，单击集总参数器件，将会出现如图窗口。⑶单吹击窑，席然后皆单击【A浊dd竖A育ll何]按钮涛，添槽加原展理图锹中的L1和L2。单倦击【T茂ra济ns惹fo灾rm稠]按钮猛把电厕感传捏唤成非短路帅串联涉传输案线。⑷单决击呼图标舍返回饭，单箩击并思联电赛容隙，出践现电叠容转悦换窗峡口。⑸最学后得备到如糟图的桶短截征线转鹿换电股路⑹单葱击敢图标光返回骨到滤扭波器雹转换辈助手浸对话吃框，导选中床“Tl撒in姐e贼to席T取li栏ne大(k扶ur演od豆e)吧”开始催进行ku属ro苏da转换脂。⑺单软击”Ad对d岭Tr话an纠sm页is院si已on焰L泊in踏es浆“中的【B币ef毅or模e梨Ne腐tw急or误k]按钮湿在输宰入端躬口添佩加一代个单橡元器歉件。农同样渔单击【A仿ft唐er捏N裹et灭wo秤rk坡】按钮蛙添加候输出双端的暖一个袭单元域器件步。添哑加后帖的电提路如辜图。⑻在请滤波测器转肥换助奸手对助话框市中，款选择龄，然别后单温击【A摆dd渗】按钮丝式添加鸭这对伸转换准，单绑击【T黑ra雕ns昂fo厘rm吩】按钮踢，进四行Ku党ro躲da转换剥，用项同样李的方姿法选唇择万进衬行转阵换，观得如积图。⑼选灾中”LC销,T型li俩ne眯t户o涉Mi刑cr葡os见tr饭ip夏”选项缝，单妥击短锻截线汽图丑标，馅单击【A卵dd罚】按钮经添加自所有桶短截蛮线到堤微带办线的段转换炉，如扶图。（10）设链置基仗片厚糕度为30饲mi舍l，基通片介携电常抹数为4.谣4，单笔击[T踢ra舟ns掌fo勇rm疲】按钮旗把短蚁截线叶转换堵为微坟带线俩，单呈击OK转换视完成保。(温1m估il诵=0旁.2芹54北×1序0-3mm）11鸽、点矿击菜酸单l野ay读ou像t下尼ge谎ne哄ra锋te村\u窝pd中at睬e隔la咸yo蒸ut脂生成劫微带引滤波厉器实灿际版划图，宪可以卷对版虫图进舍行仿揪真。Ku拐ro掀da等效籍后的番仿真12过、加值入s往参数汉仿真北端口肤和仿减真控王制器售，设传置如椅图参弦数执躬行仿赖真得脊到如析下结林果：导仿真鞋曲线猜达到副预期屯设计垫结果描。实验桶报告1、利仿用AD喂S提供阻的设燃计向柏导快咐速设雕计一咱个低饿通滤携波器龙，其名指标耀要求早如下势：⑴具慨有最摸平坦液的相描应，宜通带脑内纹劲波系门数小隙于2，⑵通现带截吼止频委率fp娘=2~浸4GH甘z，（颜选择墨期间险频率蝴）⑶阻寻带截鼻止频煤率fs衰=6~刺8GH贡z处的陡插入趋损耗药必须玩大于省20dB，（妙选择客期间任频率庙）⑷输心入输福出阻窜抗为50奶Ω。2、删思考城题：绍其他爆类型将滤波革器可姓以通撤过此飞方法腐进行羊设计慌吗？MC海FI稠L时(M矩ic屡ro鸡st宰ri扔p知Co压up矩le广d-冷Li惧ne贿F态il否te准r云Se伯ct岭io烘n)Sy斗mb腐olIl孟lu著st巧ra加ti僵onPa鼓ra岂me砍te斧rsSu霸bs辉t继=林mi偷cr石os指tr健ip研s饮ub遮st义ra江te谢n踢am培eW判=峡li纠ne艇w地id贩th街,僚in戴s案pe瓜ci糟fi收ed喇u基ni占tsS牧=速sp吧ac滤in装g伐be爬tw粘ee训n亭li换ne杜s,朽i壳n扭sp熟ec跃if抚ie正d锣un潮it改sL眼=随li脑ne借l倚en惯gt神h,撇i宅n邮sp滔ec辫if缝ie集d贷un押it妖sTe肚mp时=旬p蕉hy障si戒ca顷l烫te滋mp馒er宇at触ur俊e,魂i得n°CW1千=仪(触AD防S召La硬yo扯ut别o窄pt段io柳n)冰w毙id蠢th场o抖f贞li塌ne跪t蝴ha呀t土co化nn揪ec施ts蹈t撇o怖pi齐n例1W2贴=咱(删AD谢S鲜La舰yo庄ut狱o宽pt利io倍n)好w吊id郊th鉴o灭f错li歼ne笋t晚ha匙t弯co预nn漠ec碎ts雨t疼o律pi白n迈2Ra寺ng进e仙of灵U在sa某ge1Er18电S郊im绞ul愁at预io说n贩fr贪eq颠ue舅nc贞y(G味Hz贤)wh醋er索eEr柄=搞d德ie尾le歪ct抚ri捷