微带低通滤波器的设计与仿真
微波实验报告_微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试
微波实验报告_微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试综合课程设计实验报告课程名称：微波方向综合课程设计实验名称：微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试院（系）：信息科学与工程学院专业班级：姓名：学号：指导教师：2011年12月22日1/13一、实验目的和要求1、目的：通过这次课程设计，进一步理解微波工程的相关内容，熟练运用Microwave Office和Protel等软件，通过这学期学习、练习的积累，选择一个微波器件，依据MWO的仿真结果，使用protel99se将其绘制成电路版图（PCB）。
最后在老师的帮助下制成实物并与仿真结果对比分析，在实践中加强自己对微波工程的体会与理解。
2、要求：从以下题目中选择一个微波器件,依据MWO的仿真结果,使用protel99se将其绘制成电路版图(PCB)。
（器件的工作频率和学号相关）1)3dB微带功率分配器;2)微带短截线滤波器3)3dB微带定向耦合器PCB板采用介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片；电路尺寸必须按照自己相应的MWO设计结果绘制；电路外轮廓为矩形,尺寸必须为:50mm*40mm或40mm*20mm；每个电路端口必须在电路板的侧面，并使用至少5mm长度的50ohm微带线连接。
二、实验内容和原理1、内容：在介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片上（T取0.036mm，Loss tangent取0.02），设计一个3阶、最大平坦型微带短截线低通滤波器，其截止频率为f（2.2GHz），阻抗是50欧姆。
2、原理：2/13（1）Richards变换：集总元件构成的滤波器通常工作频率较低，在微波频段，我们常常采用微带结构实现较好的滤波性能。
在设计得到滤波器原型之后，为了实现电路设计从集总参数到分布参数的变换，Richards提出了一种变换方法，这种变换可以将集总元件变换成传输线段。
如图1所示，电感L可等效为长为λ/8，特性阻抗为L的短路线；电容C可等效为长为λ/8，特性阻抗为1/C的开路线。
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=ω3.在GHz 4=ω处的插入损耗必须大于20dB4.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|(|=-cw 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=ggg。
gg4142=g=2,.15,65176.0,4142.0931893183.04,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finish2.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1.34.电路参数的设置添加器件MSUB，双击MSUB，添加参数如图1。
低通滤波器的设计仿真毕业设计
低通滤波器的设计与实现1 低通滤波器的介绍与设计要求1.1 设计的任务熟练地应用MATLAB软件进行低通滤波器的设计仿真，掌握低通滤波器的设计原理及其应用，成功地完成低通滤波器的设计与实现，将所学的理论知识化为实际应用。
1.2 设计的要求低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置[1]。
设计出参数接近理想低通滤波器的低通滤波器，即通带比较平缓，过渡带很窄，阻带内幅值接近为零。
下图为一般低通滤波器的幅频特性曲线图。
图1 一般低通滤波器的幅频特性曲线图理想的滤波电路通带内具有最大幅值和线性相移，阻带内幅值为零，但是实际滤波电路往往难以达到理想特性，设计时只能根据具体需要，寻求最佳方案，得到近似理想的滤波电路。
滤波器可以分为模拟和数字滤波器，模拟滤波器又可以分为无源和有源两种。
低通滤波器主要有模拟和数字低通滤波器、有源低通滤波器和无源低通滤波器、巴特沃斯型低通滤波器和切比雪夫型滤波器及椭圆低通滤波器等。
无源低通滤波器，结构简单，带负载能力差。
对于直流信号，负载开路时，信号将无衰减的输出；但外电路有负载时，信号将会被衰减。
有源低通滤波器有着极高的输入阻抗和极低的输出阻抗，可直接进行级联，不需进行阻抗匹配。
同时，有源低通滤波器电路还可以进行增益调整，通过调节桥臂电阻，可补偿电路中的增益衰减。
电路对直流信号及低频信号几乎无增益衰减。
一个滤波器是用一组输入输出对儿或激励一响应对儿表征的系统。
滤波器的性能用一些参数来表征，最常用的技术参数是频率响应，称传递函数。
根据传递函数的形式，比较普遍的滤波器有巴特沃斯滤波、切比雪夫滤波和椭圆滤波等。
图1为3种滤波器的幅频特性的比较。
a.巴特沃斯低通滤波器b.契比雪夫低通滤波器c.椭圆函数低通滤波器图2 几种模拟低通滤波器的幅频特性图1(a)为巴特沃斯滤波器的幅频特性曲线，其通带和阻带是平坦的，但是其过渡带太过平缓;图l(b)为契比雪夫低通滤波器的幅频特性曲线，其通带是等波纹抖动的，阻带内衰减单调增大，仅在无限大阻带处衰减为无限大，过渡带比巴特沃斯滤波器稍稍陡峭;图l(c)为椭圆函数滤波器的幅频特性曲线，其通带和阻带都是抖动的，但其过渡带下降迅速，过渡带很窄。
微带低通滤波器的设计
微带低通滤波器的设计朱晶晶摘要：本文通过对国内外文献的查看和整理，对课题的研究意义及滤波器目前的发展现状做了阐述，然后介绍了微带线的基本理论,以及滤波器的基本结构，归纳了微带滤波器的作用和特点。
之后对一个七阶微带低通滤波器进行了详细的研究，最后利用三维电磁场仿真软件ANSYS HFSS 进行仿真验证，经过反复调试，结果显示满足预期的性能指标。
关键字：微带线；低通滤波器；HFSSAbstract:View and finishing this article through to the domestic and foreign literature, the research significance and the filter to the current development status of, and then introduces the basic theory of microstrip line, and the basic structure of the filter, summarizes the function and characteristics of microstrip filter.After a seven step microstrip low-pass filter has carried on the detailed research, the use of 3 d electromagnetic field simulation software ANSYS HFSS simulation verification, after repeated testing, the results show that meet the expected performance index.Key word: microstrip line; low-pass filter; HFSS1.引言随着无线通信技术的快速发展，微波滤波器已经被广泛应用于各种通信系统，如卫星通信、微波中继通信、军事电子对抗、毫米波通信、以及微波导航等多种领域，并对微波滤波器的要求也越来越高。
微带低通滤波器的仿真设计
微带低通滤波器的仿真设计陕西理工学院毕业设计微带低通滤波器的仿真设计王艳磊(陕西理工学院电信工程系电子信息工程专业 2007级5班陕西汉中723000)指导教师:贾建科[摘要] 在实际的应用中～射频信号的频率范围非常广～通常所用的有用信号只是在很小的频段内～因此需要通过滤波器来实现。
滤波器是用来选择性地通过或抑制某一频段信号的装置。
在高频是滤波器通常由分布参数元件构成～因为其成本低且有较高的可重复性～而绝大部分分布参数滤波器都是用微带线设计的～通过在电路板上构成电路回路来实现滤波特性。
本文简要介绍了采用高低阻抗微带线实现分布参数低通滤波器的方法～并且着重通过一个具体设计实例给出微带滤波器的整个设计过程和AWR 仿真结果。
[关键词] 微带低通滤波器 AWR 仿真Design and Simulation of Microstrip Low-pass FilterWang Yan lei(Grade 07,Class 5,Major electronics and information engineering ，Electronics and informationengineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi)Tutor: Jia Jian Ke[Abstract]: In practical projects, the range of frequency is very wide. Useful signal is usually used only in a narrow band, so it needs filters. Filter is a device which is used to select frequency required. At high frequency, the filter is normallycomposed of distributed parameter components because of low cost and high repeatability. Most distributed parameter filters are designed by the microstrip line and achieve performance by constituting loop on the circuit board. This article briefly describes the method of achieving low-pass filter of distribution parameters with Stepped-Impedance, L-C Ladder Type Low-pass Filters and mainly gives the entire design process and the AWR simulation results based on a specific example.[Key words]: Microstrip Low-pass Filter AWR simulation陕西理工学院毕业设计目录第一章引言 (1)1.1研究的意义 (1)1.2滤波器的发展史 (1)国内外的研究动态 ........................................... 2 1.31.4 本设计主要完成的任务 (4)第二章微波滤波器及微带电路的基本理论 ......................... 5 2.1 微波网络 ................................................... 5 2.1.1 二端口网络 ............................................... 5 2.2 滤波器的传输函数 ........................................... 6 2.2.1 Butterworth响应 (7)Chebyshev2.2.2 响应 (7)Elliptical2.2.3 Function响应 ......................................8 2.3微波滤波器的参数 (9)2.4微带线的基本理论 ............................................ 9 第三章归一化原型滤波器设计 ................................. 12 3.1归一化低通原型滤波器 ....................................... 12 3.2切比雪夫低通原型 ........................................... 13 第四章微带低通滤波器的设计与仿真............................ 15 4.1 理论计算各元件的真实值 .................................... 15 4.2 理论计算微带低通滤波器的实际尺寸 .......................... 15 4.3 AWR软件的介绍 ............................................. 16 4.4仿真与实验结果 ............................................. 16 小结 ........................................................ 21 致谢 ........................................................ 22 [参考文献] (REFERENCES) . (23)陕西理工学院毕业设计附录(A)英文文献 (24)附录(B)英文文献的中文翻译 (30)陕西理工学院毕业设计第一章引言1.1研究的意义无线通信业务的迅猛发展，在给人们的沟通和生活带来方便的同时，无线通信系统也对无线电频谱资源的需求不断增加，使得目前适宜于无线通信的频谱资源变得越来越紧张。
低通滤波器的设计与仿真
低通滤波器的设计与仿真设计低通滤波器需要考虑以下几个方面：1. 频率响应：低通滤波器的频率响应应该呈现出降低高频分量的特性。
常见的频率响应形状包括巴特沃斯型（Butterworth）、切比雪夫型（Chebyshev）以及椭圆型（Elliptic）等。
2.通带衰减和阻带衰减：通带衰减是指滤波器在低频范围内将信号传递的衰减程度，而阻带衰减则是指滤波器将高频信号抑制的程度。
一个优秀的低通滤波器要能够实现较低的通带衰减和较高的阻带衰减。
3.相位响应：滤波器的相位响应与滤波后的信号延迟有关。
在一些应用中，信号的相位延迟会对系统的性能产生影响，因此需要对低通滤波器的相位响应进行合理设计。
设计滤波器的一种方法是使用模拟滤波器设计技术。
在模拟滤波器设计中，可以使用模拟滤波器的传递函数、阶数以及频率响应形状等参数进行设计。
根据设计的参数，可以利用电路设计工具进行滤波器的仿真和优化。
最终得到满足要求的模拟滤波器电路。
另一种方法是使用数字滤波器设计技术。
数字滤波器是通过数字信号处理的方法实现滤波效果的。
在设计数字滤波器时，需要选择适当的滤波器类型（如FIR滤波器或IIR滤波器）、阶数、滤波器系数等参数。
可以使用各种数学算法和信号处理工具进行仿真和优化，最终得到满足要求的数字滤波器。
在设计和仿真低通滤波器时，常用的工具有MATLAB、Simulink、SPICE等。
这些工具提供了丰富的滤波器设计函数和可视化界面，可以方便地进行设计和仿真。
在进行滤波器设计和仿真过程中，需要注意选择适当的滤波器类型和参数。
此外，还需要根据应用需求进行滤波器的性能优化和调整。
通过设计与仿真，可以得到满足特定应用需求的低通滤波器，提高系统的性能和信号质量。
3 微带低通滤波器ADS2019仿真实验6页word文档
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ADS2019软件二．具体指标1.具有最平坦响应2.截止频率GHz c 5.2=ω3.在GHz 4=ω处的插入损耗必须大于20dB4.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：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ADS2019，点击 - > next - >在workspace name中写入工程名称StepFilter_wrk- >点击finish2.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1.34.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。
阶跃阻抗微波低通滤波器的设计与仿真PPT学习教案
答辩学生：++ 指导老师：++
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微带线计算工具窗口 阶跃阻抗微波低通滤波器的设计与仿真
答辩学生：++ 指导老师：++
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阶跃阻抗微波低通滤波器的设计与仿 真
各支节的长度和宽度
节数
gi Zi=Zl或Zh(Ω) Βli(度) Wi（mm） Li(mm)
1
1
50
90
3.087
5
0.618 1.618
2
1.618 0.618
1
6 0.5176 1.4142 0.9318 0.9318 1.4142 0.5176 1
答辩学生：++ 指导老师：++
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当 w/wc -1=0.6 ，LA>20dB，故最大平坦滤波器级数n=6。 根据低通滤波器原型值：
阶跃阻抗微波低通滤波器的设计与仿 真
低通滤波器（Lowpass filter）是容许 低于截止频率的信 号通过，但高于截 止频率的信号不能 通过的电子滤波装 置。
答辩学生：++ 指导老师：++
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微带线 阶跃阻抗微波低通滤波器的设计与仿真
当频率高500MHz 时，分布参数引 起的阻抗效应增 大，不可忽略。 而微带线具有体 积小、重量轻、 价格低、可靠性 高等特点，且适 宜与固体芯片期 间配合构成集成 电路，得到广泛 的应用。
εre
εr
2
1
εr
1 2
1
12h w
0.5
0.041
1
w h
2
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微带滤波器的设计与仿真
实验二 微带滤波器的设计与仿真一、实验目的1、学习使用ADS 软件进行微波电路的设计，优化，仿真。
2、掌握微带滤波器的制作及调试方法。
二、实验设备 1、台式电脑 1台 配置要符合相关软件要求 2、ADS 软件 1套 微波软件 三、实验内容1、使用ADS 软件设计一个微带带通滤波器，并对其参数进行优化、仿真。
2、根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
四、技术指标1、具有最平坦响应2、截止频率GHz c 5.2=ω3、在GHz 4=ω处的插入损耗必须大于20dB4、阻抗为Ω50，采用6阶巴特沃兹低通原型，最高实际线阻抗为Ω120，最低实际线阻抗为Ω20，采用的基片参数为02.0tan 2.458.1===δε，，r mm d ，铜导体的厚度mm t 035.0=五、实验过程及仿真结果1、新建滤波器工程和设计原理图，设计完原理图再用对原理图进行优化。
2、设置完优化目标的原理图如附录图1所示，滤波器的参数曲线如附录图2所示，优化后的参数如附录图3所示，生成的版图如附录图4所示。
版图仿镇结果见附录版图仿真(1)附录版图仿真(2)附录版图仿真(3)。
六、实验体会这次实验是微带滤波器的设计与仿真，对于射频电路设计课本中学习的东西，这算是第二次用可视化，可操作的形式展现出来。
对于以前不懂的，模糊的，又一次可以通过操作练习全部展现。
不过，由于按照实验指导书上的步骤进行，射频的很多知识点的还是很不清晰，需要仔细的研究后才能知道操作是在进行着哪一步。
其实，要是平时对书本上的知识再了解的多一点，应该也不会如此困难如此模糊。
所以接下来，我要好好地把理论的知识点梳理出来。
希望下一次实验可以做的很顺利！附录图1 设置完优化目标的原理图图2 滤波器的参数曲线图3 优化后的参数曲线图4 生成的版图图5 版图仿真(1)图5 版图仿真(1)图6 版图仿真(2)图7 版图仿真(3)。
微波低通滤波器的仿真设计毕业论文
微波低通滤波器的仿真设计[摘要]近年来，随着军事、通迅、科研的发展，市场对微波滤波器在机能方面的需要不断地升迁。
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，于是设计一个高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的影响。
本文设计了一个微带线微波低通滤波器.低通滤波器的原型为切比雪夫低通滤波器，输入输出阻抗为50 ，截止频率为4GHz，3阶，带内波纹为3dB. 首先依据理查德变换和科洛达规则对切比雪夫低通滤波器原型进行转换。
然后在射频软件（ADS）中计算出微带线的尺寸并且进行建模仿真。
最后对仿真结果进行调谐优化,仿真结果达到设计要求.[关键字] 微波低通滤波器微带线 ADS陕西理工学院毕业设计Simulation design of microwave low-pass filterxxxx(Grade 10,Class 04,Major electronics and information engineering，School of Physics and Telecommunication Engineering.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong Shaanxi，723003)Tutor: xxxxxAbstract: In recent years, with the development of military, communications, research, and market need for microwave filters constantly promoted in the function aspect. In microwave circuit system, the performance of filter circuit has great influence on the performance index of the circuit, so to design a high performance filter has a significant impact on the design of microwave circuit system. This paper describes the design of a microstrip line microwave low-pass filter. The low-pass filter prototype is the Chebyshev low-pass filter, input and output impedance is 50 , and cut-off frequency is 4GHz, 3 bands, the band ripple is 3dB. Firstly according to Richard transformation and Kuroda rules on Chebyshev low-pass filter prototype conversion. Then calculate the size of microstrip line and simulation in the RF software (ADS). Finally, the simulation results are tuned to optimization, and the simulation results meets the design requirements.Keywords:Microwave low-pass filter line ADS目录1 绪论 (1)1.1 课题的研究背景及意义 (1)1.2 发展历程及国内外研究现状 (1)1.3 ADS软件简介 (1)2 微波低通滤波器的设计理论 (3)2.1 滤波器的定义及分类 (3)2.2滤波器的主要指数指标 (3)2.3 切比雪夫低通滤波器设计理论 (5)2.3.1 切比雪夫低通滤波器原理 (5)3 微带传输线 (7)3.1 传输线理论 (7)3.2 微带传输线 (7)3.3 微带线的设计方法 (8)4 微带线低通滤波器的设计 (9)4.1 由集总元件低通滤波器变换为分布参数低通滤波器 (9)4.1.1利用理查德变换将集总元件转换为分布参数元件 (9)4.2 利用科洛达规则将串联短截线转换为并联短截线 (10)4.3 微带低通滤波器原理图 (12)5 微带线滤波器原理图和版图的仿真设计及优化 (14)5.1原理图的设计 (14)5.2 电路参数设置 (14)5.3 仿真参数设置和原理图仿真 (16)5.3.1 仿真参数设置 (16)5.3.2 原理图仿真 (16)5.4微带滤波器版图生产与仿真 (17)5.4.1 版图的生产 (17)5.5 对原理图和版图的优化 (20)5.5.1 原理图的优化 (20)5.5.2版图的仿真 (22)6设计总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录A 外文文献 (28)附录B 外文翻译 (33)1 绪论1.1 课题的研究背景及意义对于无线通信体系来讲，滤波器是一个关键的射频元器件。
微波滤波器设计与仿真实验报告公版
微波滤波器设计与仿真一、实验原理：二、实验步骤：一、低通滤波器设计与仿真：。
三、实验结果：m1m22.8 2.93.0 3.1 3.2 3.32.7 3.4-60-50-40-30-20-10-700f req, GHzd B (S (1,2))m2freq=dB(S(1,2))=-1.2173.050GHz 2.82.93.03.13.23.32.73.4-60-50-40-30-20-10-700f req, GHzd B (S (2,1))2.82.93.03.13.23.32.73.4-30-25-20-15-10-5-350f req, GHz d B (S (2,2))2.8 2.93.0 3.1 3.2 3.32.73.4-30-25-20-15-10-5-350f req, GHzd B (S (1,1))m1freq=dB(S(1,1))=-20.83.0GHz四、实验思考题：（1）如果仿真中发现微带带通滤波器通带的中心频率偏高50MHz ，则应当增加还是减小耦合线的长度，才能使通带移到正确的频率？ 答：因为耦合线节的长L 约为四分之一波长。
如果测试中发现滤波器通带的中心频率偏高50MHz ，则说明波长变小，则耦合线节的长L 偏小。
所以应该增加耦合线节的长度，使波长变长，从而使频率降低。
（2）在优化仿真中加大S 参数仿真的频率范围，微带带通滤波器的寄生通带将会出现在什么频率上。
答：微带带通滤波器的寄生通带将会出现在12GHZ 附近。
（3）信号通过滤波器时产生的衰减可能来自哪几个方面？答：1、阻抗不匹配造成的反射，可通过匹配削弱2、导体损耗可选择合适的谐导体材料。
3、介质损耗选择损耗角正切小的介质。
五、实验心得：本次实验是设计集总参数微波滤波器和分布参数滤波器，个人觉得集总参数滤波器的设计过程简单，具体功能容易实现，分布参数所调配的参数相对较难，花了比较就久的时间才得了结果。
高低阻抗线微带低通滤波器的设计与仿真
Z Z l jZ
1 Z in 1 Zl
0
tan kl Z l j L 0 l
1 Zl j C 0 l
如果负载阻抗 Z l >> Z 0 ，则上式可近似写成：
j Z0 tan kl
由上面两式可以看出：当负载阻抗远小于传输线特性阻抗时，传输 线端接一负载阻抗 Z l ，则近似为一个电感和 Z l 串联；反之，则 近似为一个电容和 Z l 并联。从而实现原型中L、C。
g 1 0 . 5176
g 3 0 . 9318
g 2 1 . 4142
g 4 0 . 9318
g 6 0 . 5176
g 5 1 . 4142
滤波器低通原型电路
二、仿真部分
1.用ADS软件画设计好的电路原理图。 2.对原理图进行仿真。 3.分析仿真结果，对没有达到要求的指标提出设计的改进方案，直到仿真结果符 合要求。 4.用CAD绘制电路版图。
画高低阻抗线微带低通滤波器电路的仿真原理图
仿真结果
优化仿真
由前面的仿真结果可以看出，离要求达到的指 标还相差甚远，带内衰减过大，带外衰减过小。所 以对原理图进行优化再仿真。在原图上添加优化控 件和优化目标。
经过优化的仿真原理图
优化后的仿真结果
由优化后的仿真结果可以看出，通带内的衰减都低于1dB了，而且 反射衰减相当可观，达到了指标要求，但这是在理想的情况下仿真的结 果。接下来进行版图生成，版图仿真是在模拟各种因素的情况下进行的， 其结果肯定远不如优化仿真，这就要求优化仿真留有在足够的裕量。
1.0000 1.4142 2.0000 1.8478 1.6180 1.4142 1.2470 1.1111 1.0000 0.9080 1.0000 1.0000 1.8478 2.0000 1.9318 1.8019 1.6629 1.5321 1.4142 1.0000 0.7654 1.6180 1.9318 2.0000 1.9615 1.8794 1.7820 1.0000 0.6180 1.4142 1.8019 1.0615 2.0000 1.9754 1.0000 0.5176 1.2470 1.6629 1.8794 1.9754 1.0000 0.4450 1.1111 1.5321 1.7820 1.0000 0.3902 1.0000 1.4142 1.0000 0.3473 0.9080 1.0000 0.3129 1.0000
实验4-阶梯阻抗微带低通滤波器
实验四：6.3阶梯阻抗微带低通滤波器设计
一、设计要求
设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，技术指标:截止频率f=2.2 GHz，通带内最大波纹L AR =0.2 dB，S11小于-16 dB;在阻带频率fs=4GHz处，阻带衰减L AS不小于30 dB。
输入、输出端特性阻抗Z0=50Ω。
采用微带线阶梯阻抗结构实现，高阻抗线特性阻抗Z0h=106Ω，低阻抗线特性阻抗Z01=10Ω。
微带基板参数εr =9.0，H=800 um，T=10 um。
要求:确定阶梯阻抗微带低通滤波器的结构尺寸，分析滤波器性能，进行适当调节、优化，使其满足指标要求。
记录滤波器的最终优化结果，总结设计和调节的经验。
二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、低通原型滤波器设计
2、得到原型滤波器参数
3、阶梯阻抗微带滤波器初值计算
4、阶梯阻抗微带滤波器仿真及优化
四、数据记录及分析
1、低通原型滤波器设计
低通原型滤波器电路图（未优化）如下：
2、优化得到原型滤波器参数
不知道为什么试了很多次，都只能完成两个指标的优化，所以就取了如下优化参数：
3、阶梯阻抗微带滤波器初值计算
参数W/um εre l L1、l L2/um lc1、lc3/um Lc2/um 高阻抗线92.42 5.376 5808.96 \ \
低阻抗线8429.86 7.83 \ 1930.79 3293.3
4、阶梯阻抗微带滤波器仿真及优化
最终优化后的微带电路原理图，布线图和测量图：
最终，这个实验花了很长时间，效果还是没有达到优化的结果，试验了很多次，原因也没有找到决定因素。
惭愧，哎！。
微带低通滤波器仿真设计
微带低通滤波器仿真设计摘要：微带低通滤波器作为微波器件中的关键器件，在微波通信中起着重要的作用。
本文基于微带线的基本理论，设计了一款具有高截止频率、小尺寸的切比雪夫型阶跃阻抗微带低通滤波器，并通过软件仿真，验证了该低通滤波器的可实用性。
关键词：微带线，低通滤波器，阶跃阻抗，扇形引言：随着无线通信的飞速发展，对微波器件的要求也越来越高，小型化、高频率是微波器件的重要发展方向。
而微波滤波器作为微波器件中的关键器件，已经被广泛用于各种通信领域中，如微波中继通信、毫米波通信、微波导航等多种通信领域，因此也一直备受关注。
滤波器一般为二端口网络，具有划分信道和筛选信号的功能，它的性能好坏将直接影响着整个电路系统。
为适应无线通信的发展要求，滤波器也在朝着小型化和高频率方向发展。
而微带线滤波器具有频率高和体积小等优势，因此被广泛使用。
本文基于微带线的基本理论，采用带外抑制较高的切比雪夫滤波器模型，设计了一款截止频率为=12GHz、二次谐波=24GHz处带外抑制大于-50dB的高频率、小体积的阶跃阻抗微带低通滤波器。
一、微带线的基本理论微带线由于工工艺简单，且容易与其他微波器件集成，是一种应用最广泛的平面型传输线。
其几何结构如图1所示[1]，由宽度为、厚度为的金属导体印制在厚度为、介电常数为的接地介质基片上组成。
微带线的电特性参数主要为特性阻抗、工作频率和电长度等，在介质基片参数确定的条件下，这些电参数与金属导体的宽度和厚度严格相关。
图1 微带线结构图基于微带线的微带滤波器，其主要参数有带宽、通带插损、带外抑制和带内驻波等。
其中带宽为信号所占据的频带宽度，通带衰减为滤波器的引入对电路中信号带来的衰减，带外抑制为通带外某频点的衰减，带内驻波为输入端口与输出端口与外加阻抗匹配的程度。
本文主要关注其中的带宽、通带衰减和带外抑制几个参数。
二、微带低通滤波器设计与分析1、设计指标1）具有高带外抑制,在二次谐波=24GHz处的衰减大于-40dB；2）截止频率=12GHz；3）通带衰减小于等于0.5dB；4）阻抗为50Ω。
S低通滤波器的设计与仿真
S低通滤波器的设计与仿真The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020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：指导老师：系别：电子信息与电气工程系专业：通信工程班级：学号：完成时间：低通滤波器的设计与仿真摘要：微波滤波器是用来分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：，通带内波纹小于，在处具有不小于 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达到指标，但波形会形成带阻波形，只能实现在一定范围内低通。
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=120Ω，Zlow=20Ω。
在输入和输出加上50Ω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。
在进行设计时，主要以滤波器的 S 参数作为优化目标进行优化仿真。
S21（S12）S（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S21（S12）随频率变化的曲线上。
S11（S22）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。
实验二：微波滤波器的设计与仿真
（3）滤波器两边是特性阻抗为50Ω的微带线。 执行菜单命令【Tools】/【LineCale】/【Start LineCale】->出现微带线计算工具->计算Z0=50Ω微带线宽度W=1.52mm。
（4）双击两边的引出线TL1，TL2，分别将其宽度W，L分别设为1.52mm和2.5mm，其中线长L只是暂时的，制作版图还会修改。
（5）双击每个耦合器设置参数，W,S,L分别设置为相应的变量，单位mm，如图22
图22
所有元件都设置完成，如图23
图23
（8）单击图标 ，在原理图中放置变量VAR控件，双击图标弹出设置窗口，依次添加各参数，如图24所示。
图24
在“Name”栏中输入变量名称->“Variable Value”栏中输入变数的初值->单击【Add】按钮添加变量。
实验二：微波滤波器的设计与仿真
ONE、实验步骤、仿真结果分析及优化
一：利用传统方法设计集总参数滤波器
电感，电容形成的滤波器成为集总参数滤波器，结合ADS设计切比雪夫低通滤波器。
1、低通滤波器设计与仿真
设计LC切比雪夫型低通滤波器，截止频率为75MHz，衰减为3dB,波纹为1dB，频率大于100MHz，衰减大于20dB，Z0=50Ω。
图36
（5）单击“Port”按钮 ->弹出“Port”设置窗口->单击按钮 ，关闭该窗口->在滤波器两边要加端口的地方加上两个端口->将版图放大后可以看到两个端口，如图37所示。
图37
图38
(6)执行菜单命令【Momentum】/【Simulation】/【S-parameter】,弹出仿真设置窗口，在该窗口右侧的“Sweep Type”，选择“Adaptive”，起止频率与原理图仿真相同，采样点数限制取10（因为仿真很慢，所以点数不要取太多），单击按钮 ，将设置输入左侧列表中，单击按钮 ，开始仿真。仿真过程会出现如图38所示。
实验二、微带滤波设计与仿真
实验报告
• 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=2~4GHz，（选择期间频率） • ⑶阻带截止频率fs=6~8GHz处的插入损耗必须大 于20dB，（选择期间频率） • ⑷输入输出阻抗为50Ω。 • 2、思考题：其他类型滤波器可以通过此方法进行 设计吗？
⑻在滤波器转换助手对话框中，选择 ，然后单击【Add】 按钮添加这对转换，单击【Transform】按钮，进行Kuroda转换，用同样的方 法选择 进行转换，得如图。
⑼选中”LC,Tline to Microstrip”选项，单击短截线 添加所有短截线到微带线的转换，如图。
图标，单击【Add】按钮
Rar
18 (GHz)
Simulation frequency where
Er = dielectric constant (from associated Subst) H = substrate thickness (from associated Subst) W 0, S 0, L 0 for layout W1 0, W2 0
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。
ADS仿真-微带滤波器的设计
ADS仿真：微带滤波器的设计关键字：ADS 仿真滤波器微波滤波器是用来分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，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。
1 微带滤波器的原理微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。
最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。
微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。
这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。
2 滤波器的分类最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。
图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。
按滤波器的频率响应来划分，常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及椭圆型等；按滤波器的构成元件来划分，则可分为有源型及无源型两类；按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。
3 微带滤波器的设计指标微带滤波器的设计指标主要包括：1绝对衰减（Absolute attenuation）：阻带中最大衰减（dB）。
2带宽（Bandwidth）：通带的3dB带宽（flow—fhigh）。
3中心频率：fc或f0。
4截止频率。
下降沿3dB点频率。
5每倍频程衰减（dB/Octave）：离开截止频率一个倍频程衰减（dB）。
6微分时延（differential delay）：两特定频率点群时延之差以ns计。
7群时延（Group delay）：任何离散信号经过滤波器的时延（ns）。
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微带低通滤波器的设计与仿真分类： 电路设计嘿嘿，学完微波技术与天线，老师要求我们设计一个微带元器件，可以代替实验室里的元器件，小弟不才，只设计了一个低通滤波 器。
现把它放到网上，以供大家参考。
带低通滤波器的设计一、题目第三题：低通滤波器的设计f < 800MHz ；通带插入损耗 ；带外 100MHz 损耗 ；特性阻抗 Z0=50 Ohm 。
二、设计过程1、参数确定：设计一个微带低通滤波器，其技术参数为 f < 800MHz ;通带插入损耗；带外100MHz 损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm 。
介质材料：介电常数 £r = 2.65，板厚 1mm 。
2、设计方法：用高、底阻抗线实现滤波器的设计，高阻抗线可以等效为串联电感，低阻抗线可以等效为并联电容，计算各阻抗线的 宽度及长度，确保各段长度均小于 X /8(入为带内波长)。
3、设计过程：(1)确定原型滤波器：选择切比雪夫滤波器， ?s = fs/fc = 1.82 , ?s -1 = 0.82及Lr = 0.2dB , Ls >= 30，查表得N=5,原型滤波器的归 一化元件参数值如下：g1 = g5 = 1 .3394， g2 = g4 = 1.3370，g3 = 2.1660，gL= 1 .0000。
该滤波器的电路图如图 1 所示：O H技术参数：仿真软件： HFSS 、 ADS 或 IE3D介质材料： 介电常数 £ r = 2.65板厚1mm(2)计算各元件的真实值：终端特性阻抗为Z0=50?，则有C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*8*10^8*50) = 5.3293pF ,C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*8*10^8*50)= 8.6182pF ,L2 = L4 = Z0*g2/(2* pi*f0) = 50*1.3370/(2*3.1416*8*10^8) = 13.2994nH。
(3)计算微带低通滤波器的实际尺寸:设低阻抗(电容)为Z0I = 15?。
经过计算可得W/d = 12.3656, £ e = 2.443,贝U微带宽度W1 = W3 = W5 = W = 1.000*12.3656 = 12.3656mm ,各段长度I1 = I5 = Z0I*V pl *C1 = 15* 3*10A11/sqrt(2.4437)*5.3293*10A-12=15.3412mm，I3 = Z0I*V pl*C3 = 15* 3*10A11/sqrt(2.4437)*8.6182*10A-12=24.8088mm，可知各段均小于入/8符合要求。
设高阻抗(电感)为Z0h = 95? 。
经过计算可得W/d =0.85，£ e = 2.0402则微带宽度W2 = W4 = W =1.0000*0.85 =0.85mm ，各段长度l2 = l4 = Vph*L2/Z0h = 29.4031mm ，带内波长入=Vpl/f = 3*10^11/(sqrt(2.0402)*8*10^8) = 262.5396mm,入/8 = 32.8175mm 可知各段均小于入/8符合要求。
带内波长入=Vpl/f =3*10A11/(sqrt(2.4437)8*10A8) = 239.8873mm ,入/8 = 29.9859mm4)参数修正经过反复优化与调试，最终确定的低通滤波器的各参数如下：低阻抗线W1 = W3 = W5 = 14.30mml1 = l5 = 18.50mml3 =26.97mm高阻抗线W2 = W4 =1.05mml2 = l4 =30.77mm三、仿真调试与结果本仿真基于ADS 软件，设计中的低通滤波器的电路原理图如图 2 所示：按图连线，设置好参数后，运行仿真，得到S (2,1)( dB)关于f (MHz)的曲线图如图3及图4所示:Il/「「i .■feml■I =Ninn^lZ=60 Ohm-q - ---------........ 川\|-'亠'■ 'Lt ...Subsr=WSLJbl：呻 1 05 mrnI “ 忙十：L=X 77 mmFnSubsl=™MSub1"4.310 mmL=13S0mmU 3ubst=-M3ubrVV=1 05 mm .L=30 77 mm占h二匸r ...「口Sub st="M SuhrW=14 3J m-dfi '■L-2b.97 mrnM _L 'J .,=TL3Sbbitt="M&ubTV^14.30 mm '-L= 16.50 rniim -MSutbS4=AR AM ENTERS上；茁‘：■Num=? ”2=50 Ohtn叮匚卜门...................MS'dbl - -H=1.JO KM他... Er=?eS , , _Corid=LQE*1O Cte+Wmm r=0'03 mm ■■rafiO=O .. Rough=Omm■ St3rt=0■-Sto p盂□ 6GMz -.Step=1(].MHi .由图3可以看出，设计的低通滤波器在频率大于1100MHz时，即通带外300MHz处，才使得滤波器的插入损耗L大于20dB,不满足设计要求。
但由图4可知，通带内损耗小于2dB，符合要求。
plO't_vs(d B{S{2,1)).freq)-500 0 0.2 04 0 6 0 3 1.0 1 3 1 4 1 6freq* GHz图3plot^V5CdB(S(2J)K freq)freq. MHz 图4据此，在电路原理图上设置一个变量控制器以及优化控制器，用以优化滤波器的参数，如图5所示:图5Opt in - ■ ■- Optinil .... Op tiimTy pe=Random Ma)dtefs=20C DesiredError=：Cl 01 Siatu5Le?Gl-4 ' ■ FiralAnalyeiE^"Norie Ncrnnaliz E G □日 IsFriD SetBestValues^yes S^ed= oals=yes SaveCLjrrentEF=no S^veSolrig^yesS 哥eGo^J 沪丫西 ’ S 訓 eOptimgfs=no Up date Data se1= yes Save MotTkial=noSaveAllllerations=na lj£eA'(lOptVars=yes —— I I I I ■圍W和1 •*2-0.36 {a }. 11=15 .34 {0}■ I I r ^1 J ■□=39.40 {o} 13=54.^ { □} ■ 通过优化以后，再仿真得到的滤波器特性曲线如图 6与7所示:由图6可以看出，设计的低通滤波器在频率大于 900MHz 时，即带外100MHz 处，滤波器的插入损耗 L 大于20dB,满足设计要求。
GOAL-oal- -■ - - - - OptimGo 日 12 .E>pr=^dB(Sp,1))- SirrilnstanceName= "5P1" ■ ............................................ M )n= ....................... -Ma)f='-20 ................. .Weight^WCi ................ .RangeVar[1 ]='Trec|'^ ,. ■ RangeMin[11=900 MH H ' UseAIJG .GOAL'OptirnGoaM ' * ” ’ E?(pT=-dlBCS(：-,1 ))'■'H Siml n Stan cer4ani.e=".SP1" Mirt —2 ................. Map• Waightldo ' 'RarigeVar|1!= Treq'-RsngeMin[1]=!0 fVlH? ■RangeMax[1 f^SOO MHz.图6plot_vs(d'B(S 21 )X freq) freq. GHz 由图7可以看出，设计的低通滤波器在频率小于760MHz 时，滤波器的插入损耗小于 2dB ,在800MHz 处不到6dB ,约有40MHz 的误差，基本满足设计要求。
-10H-6004 06 0.8 10 16 c\ -20心0plot_vs{dB(S(2J)),freq)---6—1 I―I I 1—I―f f—I—I I r1—j I—I—I I j―n I—i―I—I―I—I—r|―i i―T—r|i―i—i i—100 200 300 400 500 600 700 300freq. MHz图7参数调整好后，导出微带线的版图，如图8所示:,SI■Il B*k 「iJWiAMWJLU VJUUJJUVJA JLVAUJUUlJiM,b™..・冲. ■-..Lilia . :芟:mnwM H nftainpft in 调整好布局，对其进行仿真（注意端口的放置，图中端口 1、2分别放在上下两个顶点处），得图9所示特性曲线:可以看出，该曲线与原理图的仿真相近，只是带外 100MHz (即900MHz~1100MHz )损耗仍旧小于20dB ，1100MHz 以后才有大于 20dB 的损耗，存在约200MHz 的偏差。
如需要更加精确的仿真结果，则要重新反复地优化微带的参数。
附1 : Smith 圆图freq.OOOOHz tc 3.000GHz)图10---------- O O O O O O TJ 笛 -eo- 0.0 10 15 3.0Frequency附2 :寄生通带plot_vs(dB(S(2⑴),freq)freq, GHz 图11如图所示，在高频段会产生一些寄生通带, 不知何因？还请高手不吝赐教!四、AUTOCAD 图最后导出AUTOCAD图，添加标注, AUTOCAD图如图10所示34 BIT, TO 643图12这个图拿去做板的话不适用，得自己用autoCAD画出来，并标上尺寸。
如图13所示:图13。