3微带低通滤波器ADS2011仿真实验

微带低通滤波器ADS 仿真实验
一．实验目的
1.了解微带低通滤波器的设计方法及原理
2.熟悉ADS2011软件 二．具体指标 1.具有最平坦响应 2.截止频率GHz c 5.2=ω
3.在GHz 4=ω处的插入损耗必须大于20dB
4.阻抗为Ω50,采用6阶巴特沃兹低通原型,最高实际线阻抗为120Ω,最低实际阻抗
为20Ω，采用的基片参数为02.0tan ,2.4,58.1===δεr mm d ，铜导体的厚度为mm t 035.0=
三．滤波器设计步骤
1.根据设计要求确定低通原型元器件值
2.采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线段代替串联电感和并联电容。

所
需微带线的电长度l β,以及实际微带线宽w 和线长l 可由ADS 软件中的lineCalc 工具计算得到
3.根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算
计算如下：
6.015.241||
=-=-c w w ，由下图
1.1看出,对于n=6的曲线,当6.0)1|(|
=-c
w w
时，LA 〈20dB ，故最大平坦滤波器级数n=6.
图1.1 最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线
根据表1.2列出低通原型值：
1=
=
.0
,
.1
=
5176
=
g
g
g。

g
g
4142
=g
=
2
,
.1
5
,
6
5176
.0
,
4142
.0
9318
9318
3
.0
4
,
表1.2 巴特沃兹滤波器低通原型元器件值
四．滤波器原理图设计
1.建工程
打开ADS2011，点击— > next —〉在workspace name中写入工程名称StepFilter_wrk—〉点击finish
2.在StepFilter_wrk工程里创建原理图
在folder view中选中你建立的工程，右键点击New Schematic,然后ok。

3.画微带线原理图
在红框处打入MLIN回车，软件就会自动帮你找到微带线元器件（后面的元器件均如此添加)，画好的原理图如图1.3
图1.3
4.电路参数的设置
添加器件MSUB，双击MSUB，添加参数如图1。

4
图1.4
打开tool-〉LineCalc-〉Start LineCalc,计算各个微带先的长（l)和宽(w），在substrate parameters窗口设置介质的参数，如图1。

5，参数值根据前面MSUB控件填写
图1.5
在Component Parameters里填入微带线工作频率2.5GHz，如图1。

6
图1。

6
在electrical填入Z0(微带线特性阻抗)，E_Eff（微带线电长度）,然后单机Synthesize栏中的箭头，物理尺寸参数设置栏会显示得到的微带线线长和线宽（注意:在Synthesize前要把Physical中的W和L的单位设置为mm),其中各支节的Z0（即图Zi）和E_Eff（即图βli度)参考值如下图1。

7
图1。

7
用LineCalc计算八段微带线的长和宽后我们要将各个数据添加到变量控件VAR中。

在原理图中添加VAR然后双击,在“Instance Name”文本框中输入变量的名称，“Variable Value"文本框中输入变量的初值，单机【ADD】添加变量，然后单机【Tune/Opt/Stat/Doe..】按钮打开参数优化对话框设置变量的取值范围，选择“Optimation”标签页。

其中，“Enable/Disabled”表示该变量是否能被优化，“Minimum Value”表示可优化的最小值，“Maximum Value”表示可优化的最大值，如图1.8，1.9
图1.8
图1.9
接着添加S—PARAM ETERS,，设置好START=0GHz，Stop=5GHz，Step=0。

01GHz。

点击进行仿真。

初始参数可能不理想，所以我们需要进行优化。

5.参数优化
添加OPTM优化控件，，将Optimization设置为Random，并且“Number of Iterations”设置为500，单机ok。

如图2。

0
图2.0
添加goal目标控件,双击设置相应的参数，本实验设置了三个goal,即三个优化的目标,分别为S21两个（S21用来设定滤波器的通带和阻带频率范围及衰减情况）,S11一个(S11用来设定通带内的反射系数）,如图2.1
图2.1
Goal中“freq"需要自己添加,双击goal->edit—>—〉freq->ok,然后写入freq min和freq max。

三个目标设置如图2。

2,2。

3，2。

4
图2.2
图2。

3
图2。

4
全部添加好后的原理图如图2.5
图2。

5
接着点击（optimize)进行优化.静待几分钟优化结束后会打开数据显示窗口，在数据显示窗口中添加S21参数，如图2.6,从中可以看出滤波器在通带内（0~2.5GHz)衰减小于0。

82dB,阻带（大于4GHz)衰减大于18dB，满足设计要求。

在数据窗口中
添加S11参数，可以看出S11也满足设计要求。

图2.6
关闭优化仿真窗口，选择updata优化后的数据会自动更新到你的原理图上。

6.微带滤波器版图生成
先让两个term和接地失效，单机图标，然后单机Term和接地，然后点击Layout
—>—〉ok—>ok,版图生成后，添加substrate基板—〉点击cond设置基片如图2.7
图2.7
然后设置介质，如图2。

8
图2。

8
材料的基本参数如图2.9和3.0
图2。

9
图3.0
最后添加port，点击，分别加在原理图最左边和最右边两个port口,如图3.1
图3。

1
点击,观察到无问号，选择
，设置为
点击simulate，静待几分钟仿真出来的传输特性如图3。

2
图3.2
相频曲线如图3.3
图3。

3
观察得之滤波器在通带内（0~2。

5GHz）插入损耗小于2.922dB,在4～5GHz之间小于20dB，满足设计要求，从相频特性图中看出滤波器通带内相位与频率基本呈线性关系,满足设计要求.。