课程设计——基于ADS的微带滤波器设计

课程设计

报告

题目：基于ADS的微带滤波器设计姓名：

学号：

班级：电子101

专业：电子信息工程

指导老师：

提交时间： 2014-01-05

1.绪论

我们利用微波滤波器只让频率正确的的信号通过阻碍频率不同的信号的特性来区分信号。滤波器的性能对微波电路系统的性能指标有很大的影响，因此设计微波电路系统时设计出具有高性能的滤波器很重要。微带电路在微波电路系统应用广泛路。具有个体，质量轻、频带分布宽等特点，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而别的滤波器可以通过低通滤波器为原型转化过来。其中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。因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器

1.1 微带滤波器简介

滤波器是一个的二端口网络，对频率适合的信号进行传输，对频率不匹配的信号进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤。典型的频率响应包括低通、高通、带通、带阻衰减。如图1-1所示.

还可以从不同角度对滤波器进行分类：

(1)按功能分，低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器，可调滤波器。

(2)按用的元件分，集总参数滤波器，分布参数滤波器，无源滤波器，有源滤波器，晶体滤波器，声表面波滤波器，等。

1.2微带滤波器的主要参数

（1）中心频率：一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。

（2）截止频率：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。

（3）通带带宽：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。分数带宽=BW3dB/f0×100%，

（4）纹波：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。

（5）带内波动：通带内插入损耗随频率的变化量。1dB带宽内的带内波动是1dB。

（6）带内驻波比：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR＞1。对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR＜1.5：1的带宽一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例与滤波器阶数和插损相关。

（7）回波损耗：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝（dB）数，也等于|20Log10ρ|，ρ为电压反射系数。输入功率被端口全部吸收时回波损耗为无穷大。

（8）阻带抑制度：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标。该指标越高说明对带外干扰信号抑制的越好。

2. ADS

2.1 ADS简介

ADS –全名Advanced Design System，由安捷伦推出，是当今业界最流行的微波射频电路、通信系统、RFIC设计软件；也是国内高校、科研院所使用最多的软件。可以实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析。并进行成品率分析与优化，提升了电路的设计效率，是一款好用的的微波射频电路、系统信号链路的设计工具。

2.2 ADS的仿真功能

ADS有着非常强大的仿真能力，可以进直交流仿真，s参数仿真，谐波平衡增益压缩电路包络预算电磁仿真等，这些仿真可以进行现行非线性仿真，电路仿真，频域时域仿真等。

1线性分析

线性分析可以对线性非线性电路进行线性分析，主要是对频域、小信号电路进行仿真分析。

2高频spice瞬态分析

高频spice瞬态分析分析电路的瞬间响应属于时域仿真分析。

3电路包络分析

电路包络分析可以将高频调制信号分解为时域和频域两个部分进行处理。

4谐波平衡和增益压缩分析

谐波平衡和增益压缩分析是频域打信号非线性稳态电路的仿真分析方法。

3. 基于ADS的微带滤波器设计

3.1微带滤波器的设计要求

本小节设计一个微带低通滤波器，滤波器的指标如下：

输入、输出阻抗为50欧姆; 截止频率为3Ghz；纹波为0.5dB; 4.5Ghz时损耗不小于25 dB; Vp=0.6C。

3.2 滤波器的仿真设计

新建工程，选择【File】→【New Project】，系统出现新建工程对话框。在name栏中输入工程名，并在Project Technology Files栏中选择ADS Standard：Length unit——millimet，默认单位为mm，如图2所示。单击ok，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。

图1

点击ok后显示如图3所示。其中有三种方式供选择，我们此次不需要此种方法，故点击cancel，直接取消。

图2

由于ADS软件自带许多功能，其中包括滤波器设计向导。我们可以通过其直接完成该课题的设计。

点击DesignGuide，在下拉框中选择Filter选项，在弹出的对话框中选择第一项，既Filter Control Window…，弹出滤波器设计向导

图3

点击工具栏中最右边的，弹出Filter DG–All，或者直接在元件库中选择Filter DG–All进入即可，我们设计的是低通滤波器，既选择即可，将

选中后可双击编辑各种技术要求。或从新进入滤波器再的设计向导中选择Filter Assistant，从中编辑各个技术要求。（图5）。

图4

在Filter Assistant中选择Design，既完成了集成器件的低通滤波器。然后选择Simulation Assistant中设置频率，然后点击仿真。观测S21仿真图。

如图。

图5