集总参数滤波器设计

杭州电子科技大学

《通信天线实验》

课程实验报告

实验二:集总参数滤波器设计

集总参数滤波器设计：

1.实验目的

1、通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验来进一步熟悉MWO2003的各种基本操作。

2、本次实验我们需要用到MWO2003的优化和Tune等工具，要求熟练掌握MWO提供的这些工具的使用方法和技巧。

2.实验内容

设计一个九级集总参数低通滤波器，要求如下：

通带频率范围：0MHz～400MHz ，

增益参数S 21 ：通带内0MHz～400MHz S 21 >--0.5dB

阻带内600MHZ 以上S 21 <-50dB

反射系数S 11 ：通带内0MHz～400MHz S 11 <-10dB

结构如下所示：

首先可以新建一个Project和一个电路原理图文件。然后在开始其他工作之前，先对此Project进行总体的属性设置，选择Project Options，点击Global Units 页面，由于我们工作频率为400MHz，而软件默认的频率单位为GHz，因此需要改为MHz，其他采用默认值。在工作之前需要先将用到的各种单位改到合适此Project的单位值。然后点击Frequency Values页面进行仿真频率范围设置。我们仿真的频率范围选择0～1000MHz，Step输入10MHz，然后点击“Apply”按钮，在左边的窗口中便出现相应的仿真频率点。设置完后，选择“确定”退出。

接着在原理图中，依次放置五个电感和四个电容构成9级的集总参数滤波器。由于需要使用软件的优化功能来自动搜索相应元件的值，因此我们在原理图中添加了四个变量。如图所示L1,L2,C1,C2，初始赋值都为40。

并且将此四个变量分别赋值给相应元件的元件值。那么当变量改变时，电路

中各个元件的值也相应发生改变。电路原理图完成后，需要新建一个输出方框图，来输出仿真结果曲线。并且在输出的Graph中添加S21和S11两个测量参数。为添加测量参数S21对话框，并且选中右下角的DB复选框，使测量参数以DB为单位。

对S参数来说，S21表示电路网络的增益而S11表示电路网络的反射系数,由于这是一个对称网络，使得S21和S12相等、S22和S11相等，因而测量S12和S22也可以。在优化之前，先加入优化目标，对S21和S11两个测量参数进行约束。按照实验要求，需要添加①0～400MHz，S21>-0.5dB ②600MHz以上，S21<-50dB ③0～400MHz,S11<-10dB三个优化目标。

设置完之后将变量设置成可优化、可调节。然后便可以使用仿真计算了。计划算完成后可以观察输出Graph1。最后对结果进行优化，在优化对话框中选择Random（Local）算法，点击“Start”按钮。在优化的时候，你可以将Graph调到最上端显示，以便可以看到参数曲线的实时变化。优化完毕后，曲线基本符合要求，此时需要使用Tune工具。打开Tune窗口后，分别移动四个变量的游标进行调节，一直到参数符合要求为止。

3.实验结果

4.思考题

1）如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化那几个步骤？

在集总参数设计电路中，电容通高频阻低频，电感通低频阻高频，正是因为电感电容所起的作用不同，因此可以将低通滤波器原理图中的电感换为电容、电容换为电感。其次频率变化范围应该变得很大，在设置增益参数时，需要在高频率部分设置得比较大，在低频部分比较小，在设置反射系数的时候，也得做相应的变化。

2）你在优化设计过程中，那些参量调解对优化结果影响最大？（最敏感）将微调中的各项调到max值后，检测、记录各项cost值，其中C1、C0、L1、L2这几个参量调节后的结果影响较大。