Ansoft Designer中滤波器的设计

因为我们在前面已经对电路进行了 一些修改，所得的波形与设计波形 有较大偏差，带边频明显偏高。因 此我们需要对电路优化和调试。
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查看设计参数
在Local 对话框中，选择 Value，改变w1＝0.5mm， w2＝10mm，w4＝0.4mm 以满足结构参数。 点击菜单中的circuit，选择 Design Prorerties，弹出图 中的属性对话框。
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同轴低通滤波器的设计
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滤波器指标：

f0＝2GHZ IL<=0.1dB f1＝3GHZ时抑制达到-50dB 同轴线外径8.8mm，使用圆形外导体 高阻线内径0.5mm 低阻线内径7.8mm 绝缘套筒厚度0.5mm，介电常数2.1
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*错误设置示例
在这里我们把高阻线的阻抗 值设为250ohms则在结构设 置窗口中将出现错误提示， 因为此时的高阻线已经超出 了该结构的上限。 此时VARIABLES中显示的 变量数值是不准确的。 错误提示栏
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调 整 电 路（1）
点击该图标，将显示电路的平面版图
右键点击项目窗口中的电路图 标，在下拉列表中选择Rename ，把电路重命名为ms_lp。
请随时保存文件
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调 整 电 路（2）
左键该图标切换到平面版图模式
可见所得到的物理结构并不是我们实际设计中的结构， 因此我们要对版图进行调整，以符合实际的电路结构。
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调 整 电 路（3）
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优 化 设 置（1）
点击“确定 ”
选择Optimization选项，把 p1、p2、p3、p4、p5、p6 、p7设为优化变量。
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优 化 设 置（2）
点击该图标弹出优化窗口
点击这里添加优化目标和权重
击Delete删除选定的优化
点击Add添加优化 所有的需要输入的内容都可以在 相应栏中直接输入。 如图设置优化参数，点击“确定 ”
请随时保存文件
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创建报告（2）
选择S Parameter，在 Quantity中选择S11和S12， Function选择dB点击Add Trace，Done完成。
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查 看 报 告（1）
曲线图中右键点击任意位置，在 弹出的菜单中选则Data Marker 对曲线进行标点。
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查 看 报 告（2）
移动指针的位置或者用键盘的方向键 移动标点的位置，在需要加标点的地 方，点击鼠标，加入标点（用键盘的 上、下方向键选择曲线）最多可加入 5个标点。
标点的数值将在曲线图的下方显 示。可见该设计的带边频为 2.16Ghz，同时还有该设计的带 外抑制、谐波以及回波情况。
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滤波器设计属性（2）
点击该键打开软件 自带的设计例子
点击该图标查看原理图 点击该图标查看滤波器平面图 点击该图标查看说明文档
点击该键打开 以前的设计
点击该键改变设 计中用到的单位
在该选项中改变设计初始值以及设计目标 在这里可以设置设计中的Q值
在设计的时候往往不需要改 变默认值，而直接进行设计
点击“完成 ”
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把原理图转换成结构图
点击该图标把原理图转换成物理参数电路 可从filter>export>physical circuit进入
点击该图标把原理图转换成理想参数电路 可从filter>export>physical circuit进入 我们这里把原理图转换成物理电路
Circuit---design properties---local variable 设置变量的值
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调 整 电 路（5）
点击该图标把版图重新排列，可见 更改后的结构符合实际设计要求
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运算，创建报告（1）
左键该图标绘制直角坐标系下的曲线
左键该图标进行运算
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参 数 调 节（1）
在元件属性对话框中，选 中p1、p2、p3、p4、p5 、p6、p7作为调试变量。
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参 数 调 节（2）
点击该图标，弹出下图所示的对 话框，该对话框中列出了上一步 设置为可调试调试的所有变量。
调节每个变量对应的滑块位置或者直接在中间的数 据栏中输入数值，点击对话框左部分的Tune就可以 调试，调试结果将在曲线图即时显示。 每个参量对话框中的上下数据栏里的数据分别为 调试的上下限。可在元件属性列表里改变，也可 以在这里改变，这里改变的数值将不改变元件属 性列表里的上下限。 2016/1/26
注意，有些原理图是不能转换成物理模型的，在设计时应当注 意。这种情况可能发生于： 1 设置错误。在设定高/低阻抗值时，本软件对于一个特定的 结构有高阻上限和低阻下限，超过限制的设置将出现错误 2 软件本身不支持该结构的物理模型。这是无法根改的，对 于这些模型用户只能得到其理想结构。 这时候物理模型图标变为灰色。
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低通示例
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同轴高低阻抗线示例
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建立新设计
如图选择滤波器类型
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APPCAD计算特性阻抗
可见高低阻抗线的特性阻抗 分别为172Ω、5Ω。
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滤波器规格设置
注意选中“Optimize passband corne” 如图设置滤波器规格，其中fp1设为2GHZ。在对话框的右半 部分可以看出大致波形，可见用13节低通可以满足要求。
点击这里添加优化函数 点击这里添加优化范围
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开始优化
请随时保存文件
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在项目管理窗口中右键点 击optimizationsetup1选 24 择Analyze，开始优化。
查看优化结果
在优化过程中，曲线将随之变化
对比优化前后的曲线图，可见，优化后的结果 也不理想，因此，有必要对设计进行手动调节
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点击NEXT
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滤波器规格设置
*如图输入规格数据。在窗口的右边部分可 以查看该数据的理论设计结果。 *Order为滤波器节数；Ripple为理论带内 损耗；Fp1为带边频；Source/Load，Rs为 源/负载的特性阻抗值（常用50ohms)； Elect.Lng为电长度；High/Low Zo为高/ 低阻抗线特性阻抗。
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按照新阻抗设计低通
重新设置高低阻抗分别为 500Ω 14.534884Ω
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完成设计
转换电路结构：可以看到转换后得的电 路特性阻抗满足我们的要求，第一段为 5 Ω低阻线第二段为172 Ω高阻线。
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电路实现
把原理图转换成电路图，得到以上结构。*注意，同轴线的结构不能转换成 物理结构电路图，但前面的设计根据物理结构得出特性阻抗，该阻抗值即对 应同轴线实际尺寸，因此不需要考虑具体的结构，只需要得到对应的高低阻 抗线长度就可以了。
我们先来看看电路中阻抗 变换器的结构。在元件属 性中点击Info.的Value 就可以打开该元件的说明
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这里的D在电路中为w3＝0mm 我们只要把w3设为一个合适的 数值，以使高阻线的位置在低 阻线位置的中间就可以了，我 们令w3＝4.75mm。
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调 整 电 路（4）
另外，我们还要在滤波器两端各接上一段 50ohms的微带线，以保证端口匹配。如图 选中的元件。其中阻抗变换器w1＝w1， w2＝w0＝2mm，w3＝4.75mm；50ohms 线的w＝w0，p＝5mm。
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滤波器设计属性（1）
点击Next
Passband中可选择滤波器通带类型。 Topology中可选则滤波器的布局方式，对于低通滤波器其布局方式有： 理想集总、理想分布、含有单位元件的集总、含有单位元件的分布、分支线传输线结构、 高低阻抗线以及宽带低通结构。我们选用高低阻抗线设计（葡萄串或者糖葫芦式） Approximation中包含了可选用逼近函数，通常我们选用车比雪夫多项式（ Chebysheve）。 在Prorotype中提供了两种设计方式： 固定传输线的特性阻抗，设计传输线长度；固定传输线电长度，设计其特性阻抗。在实际 设计中常常是固定了传输线的特性阻抗进行设计。 Technology中可以选择滤波器的实现方式，对于我们的设计，有下列方式可供选择： 理想传输线、带状线、微带线、悬置微带线、矩形棒、中心导带为圆棒的带状线和同轴线。
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设置完成
设置完成后将出现此窗口，在窗口的左 部分有两排图标，其中左边一排分别是 ：原理图、波形图、平面视图、文本说 明、元件特性，元件参数（长度）、耦 合线参数（本例中没有耦合线）。
查看原理图时，右边竖排图标才有意义， 其作用分别为：在原理图上不显示任何数 据、显示参数类型、显示参数数值、显示 数值以及单位、同时显示参数类型数值和 单位。
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创建项目
点击该图标， 新建一个项目
在file>save
as中把 该项目另存为ms_lp
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打开滤波器设计工具
点击该图标，或者从 Project>insert filter design… 进入滤波器设计窗口
设计完成后将直接在项目下建立一个顶端文件 ，该文件不属于任何的父文件，为独立设计。
点击Next
*如图输入数据，可见在VARIABLES中W1＝0.5004mm；W2＝10.03mm 这是高低阻抗线的宽度，另外有一项W3＝0.3878mm为高阻线宽度，就 是说在所设计的滤波器中有两种宽度的高阻线。 *当结构属性改变时，高低阻抗线的宽度也将随之改变，若要得到满足要求 的宽度，可在前一步的规格设置中重新设置高低阻抗线的特性阻抗，直到 满足要求为止。
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滤波器属性
介电常数为一，同轴线内径为8.8mm
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高、低阻抗转换
点击工具栏中的“dual circuit” ， 转换高低阻抗
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比较转换后的阻抗
双击转换后的元件，可以看到转 换后的每个元件数值，经过比较 可得：172Ω－>14.534884Ω 5Ω－>500Ω
*注意选择Optimize passband corner 该项确保设计结果最接近所需要的结果。 *设计结果并不能总是完全符合设置的要求， 比如带边频不能正好是在2Ghz上，这就需要 用户在设计中调整，或者重新设定f1。
点击NEXT
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结构属性设置
在结构属性设置窗口中，可以 设定所选用的结构（这里是微 带线）参数，这些参数包括： 介质板的介电常数、介质板厚 度、金属导带厚度、滤波器腔 体高度以及前面设置的带边频
Ansoft Designer
微带低通滤波器设计
武汉凡谷电子技术有限公司
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说
明
Asoft designer中的滤波器设计功能可以实现低通、 高通、带通、带阻滤波器的设计，实现方式可以有： 微带线、同轴线、理想集总参数电路、理想分布参 数电路、含有单位元件的电路等形式。逼近函数可 以选用车比雪夫函数、贝赛尔函数、椭圆函数等。 这里将要介绍的是用车比雪夫多项式逼近的微带低 通滤波器的设计，其它滤波器的设计方法可依此得 出。
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注意事项


用Designer设计高低阻抗线低通滤波器时，最终的 设计结果总是以第一段为串联电感（高阻线）的形 式实现，而实际中我们要求的往往是第一段为并联 电容（低阻线）的形式，因此在设计转换成电路原 理图之前，我们要对设计进行一些改变，把串联电 感等效成并联电容，并联电容等效成串联电感。 转换时，高、低阻抗线的特性阻抗值都会改变，结 果不满足我们对高、低阻线的特性阻抗要求。为了 得到需要的特性阻抗，我们要根据变换以后的特性 阻抗值反推初始阻抗值。具体的操作将在下面进行。
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调试结果
调试后的参数为： P1＝3.3mm，p2＝4.1mm，p3＝12.1mm， p4＝6.2mm，p5＝12.6mm，p6＝6.7mm， p7＝12.9mm
请随时保wenku.baidu.com文件
注意，调试结果因人而异，没有准确的标准 经过调试以后，仿真波形满足设计要求。
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查看数据
打开Circuit>Design Properties… 可打元件属性列表，可查看最终的 元件参数值。