集总参数滤波器设计
滤波器设计
IEEE-519中的限制均是针对系统稳态运行时提出的“最差”条件，暂态过程中允许出现超过此标准的情况。
表1列出了IEEE-519对电压谐波的限制标准。
表2列出了低于6.9kV的供电系统中，在不同的短路比（短路比SCR定义为最大短路电流IS与平均设定最大负载电流IL之比）条件下，其谐波电流值和总谐波畸变系数（THD）值的限制，而偶次谐波限制在奇次谐波的25%以下。
因此，按照电力电子装置容量与电力系统短路容量之比，正确选择主电路联结形式（等效相数、脉波数）和控制方式，就十分重要.IEEE-519对电流谐波的限制值高压变频器输入谐波分析1 . 多脉动整流抑制输入谐波的基本原理该技术采用脉动宽度为60°的6脉动三相全波整流作为基本单元，使m组整流电路的交流侧电压依次移相α＝60°/ m，则可组成脉动数为p=6m的多脉动整流。
其脉动数p、组数m、移相角α及对应的谐波次数h之间的关系如表3所示。
对于12脉动整流，整流变压器为常规接法的Y/Y-12（或Δ/Δ-12）和Y/Δ-11或(Δ/Y-1)，二者交流侧副方电压互相移相30°，直流侧并联(或串联)后组成12脉动整流。
结合IEEE-519中的标准，对各脉动数整流进行比较如表5所示，可见，在不增加其他滤波装置的情况下，12脉动整流不能满足IEEE-519中的要求，在各个范围内谐波含量均超出标准。
36脉动情况要好的多，35次以下谐波及THD都能满足IEEE-519的要求，但仍然含有较大的35、37等次的谐波。
由分析可以看出，多脉动整流很好的解决了变频器输入端的谐波抑制问题，尤其对低次谐波的抑制效果明显，且输入波形近似为正弦，很好地满足了要求。
但是，同IEEE-519中的标准相比较，在不增加其他滤波装置的情况下，多脉动整流不能在各次谐波上都满足IEEE-519中的要求，高次谐波的影响仍然很明显，需要与其它滤波器配合使用。
与传统的二电平拓扑结构相比较，中点箝位式三电平逆变器更适合于中高压变频装置高电压、大容量的特点，特殊的拓扑使得器件具有2倍的正向阻断电压能力，其多层阶梯形输出电压，理论上可通过增加级数而使输出电压波形接近正弦，减少谐波，在同样输出性能指标下，三电平的开关频率将是二电平的1/5，从而使系统损耗小。
低通集总参数匹配网络
低通集总参数匹配网络和四分之一阻抗匹配网络
低通滤波器：
设计一个微带低通滤波器，滤波器的指标如下：通带截止频率：3GHz。
通带增益：大于-5dB，主要由滤波器的S21参数确定。
阻带增益：在4.5GHz以上小于-48dB，也主要由滤波器的S21参数确定。
通带反射系数：小于-22dB，由滤波器的S11参数确定。
在进行设计时，我们主要是以滤波器的S参数作为优化目标。
S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及增益、衰减全都表现在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，如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。
滤波器主要原理图
微带线计算工具
设置完变量的原理图
变量设置窗口
微带低通滤波器原理图
S参数仿真电路设置
S21参数曲线图
S11参数曲线图四分之一阻抗匹配网络：。
电磁场与电磁波实验2集总参数滤波器设计
电磁场与电磁波实验实验报告姓名：学号：班级：上课时间：周二10-12节实验名称：集总参数滤波器设计一、实验目的通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验来熟悉 MWO2003的各种基本操作。
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二、实验内容与要求内容：通过实验熟悉MWO2003的各种基本操作根据操作步骤完成7级集总参数滤波器设计。
记录所设计的两个总参数低通滤波器的设计结果，要求写清主要实验步骤及需要注意的问题要求：设计一低通滤波器要求如下：1、通带频率范围：0MHz～400MHz2、增益参数 S 21 ：通带内 0MHz～400MHz S 21 >-0.5dB3、阻带内 600MHZ 以上 S 21 <-50dB4、反射系数 S 11 ：通带内 0MHz～400MHz S 11 <10dB三、实验程序与结果四、实验结果分析S11就是2端口接匹配负载时，从1端口向网络内看去的反射系数S21就是2端口接匹配负载时，从1端口到2端口的传输系数S22是1端口接匹配负载时从2端口向网络内看去的反射系数S12是1端口接匹配负载时，从2端口到1端口的传输系数从实验结果可以得到在通带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得到的实验结果基本满足实验要求五、实验问题解答与体会问题：1）如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化哪几个步骤？2）你在优化设计过程中，哪些参量调解对优化结果影响最大？（最敏感）答：1）在添加优化目标时需要对其中两个步骤进行改变，在添加传输系数S21测量量时在低通带需要把Meas>Goal改成Meas<Goal;在高通带时需要把Meas<Goal改成Meas>Goal；在添加反射系数S11测量量时将Meas<Goal改成Meas>Goal；2）在设置变量时c1：C2变量既第四个变量的修改对优化结果的影响最大。
实验四微波射频带通滤波器设计
jX / 2 1
1 cos 2sin / 2 X 2Z 0tg (l / 2v p ) 利用 B Y sin( l / v ) sin 2sin( / 2) cos( / 2) 0 p C =Y0 l / v p B Y0 sin( l ) Y0 l C l / 8: L Z0l / v p X 2Z 0tg ( l / 2) Z 0 l L
2
1.2.2 优化函数（低通）
5
(1).最平坦响应(Butterworth)
L 1 2 N ：容差系数 N：阶数 1, L 3dB
阻带衰减：
N Ls 10 lg(1 2 s )
集总参数带通滤波器设计向导_物联网：ADS射频电路仿真与实例详解_[共5页]
![集总参数带通滤波器设计向导_物联网：ADS射频电路仿真与实例详解_[共5页]](https://img.taocdn.com/s3/m/4c21463fb8f67c1cfbd6b8a7.png)
第10章 集总参数滤波器的仿真 243║
在30MHz 处，S 21的值为−0.569dB 。
在100MHz 处，S 21的值为−0.175dB 。
在
200MHz 处，S 21的值为−45.472dB 。
由图10.34可以看出，曲线满足技术指标。
图10.34 调谐后的曲线
（12）这时原理图中的电感L1、电容C2和电感L2已经更新为调谐后的值，电感L1、电容C2和电感L2值如下。
L1=89.051 1nH 。
C2=78.357 2pF 。
L2=91.453 8nH 。
10.3 集总参数带通滤波器的仿真
集总参数带通滤波器也是由电感和电容构成的，当技术指标不同时，电感和电容的取值也不同，本节学习如何设计集总参数带通滤波器，并给出符合技术指标的集总参数带通滤波器原理图。
10.3.1 集总参数带通滤波器设计向导
利用集总参数滤波器设计向导，可以方便地设计出符合技术指标的集总参数带通滤波器。
下面介绍利用集总参数滤波器设计向导设计带通滤波器的方法，带通滤波器的设计依旧保存在LC _Filter 项目之中。
集总参数带通滤波器设计指标如下。
设计集总参数带通滤波器。
带通滤波器的中心频率为150MHz 。
通带频率范围为140MHz 到160MHz 。
滤波器响应为最大平滑Maximally Flat 。
通带内最大衰减为3dB 。
在100MHz 和200MHz 时衰减大于30dB 。
特性阻抗选为50Ω。
基于ADS的集总参数带通滤波器的优化设计
基于ADS的集总参数带通滤波器的优化设计作者：杨柱朱倩倩艾治余王攀赵小平来源：《山东工业技术》2014年第14期摘要：滤波器在通信系统中应用较为广泛，利用滤波器的选频作用，可以滤除通信中的干扰噪声或测试中进行频谱分析。
本文利用ADS软件设计一款带通滤波器，并对其进行优化和瞬态仿真分析。
经过分析得出，在满足其他各项设计指标要求的前提下，优化后的滤波器选频特性得到明显提高。
关键词：带通滤波器；ADS；优化仿真；瞬时仿真1引言在现代通信系统中，滤波器的应用领域很广泛，如电视频道信号的选取，多音响装置的频谱分析器等，滤波器作为无线通信应用领域的一个重要器件，其性能指标往往直接影响到整个通信系统的优劣，伴随着移动通信、雷达、卫星通信等各通信系统的增多，电磁环境逐渐异常复杂化，从而使得通信系统中频带资源愈发短缺，导致频率间隔变得越发密集。
怎样无失真的从逐渐短缺的频带资源内获取所需的信号并抑制其他无用或有害的信号，为滤波器的设计提出了苛刻的要求。
虽然各滤波器在电子器件和技术的飞速发展的推动下层出不穷，但怎样制造小体积低成本易加工量产并满足指标要求的滤波器渐渐成为工程应用中的核心问题，集总参数滤波器以其自身优势作为首选应用在通信系统和设备中。
集总参数是指当实际电路的尺寸远小于电路工作时电磁波的波长时，可以把元件的作用集总在一起，用一个或有限个理想R、L、C元件来加以描述的电路参数。
集总参数带通滤波器是指由集总参数元件构建的滤波器，其特性由构建此带通滤波器的集总参数元件值来确定。
本文阐述了利用ADS（ Advanced Design System ）软件设计带通滤波器的方法、流程以及仿真过程，结合带通滤波器的一般原理和最小二乘误差法，以期寻找一种更为通用的、频带高度利用和相邻信道低干扰的带通滤波器的设计方案，同时给出其仿真结果。
2 工作原理带通滤波器[5]是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。
ADS教程第6章
ADS教程第6章实验六、滤波器：设计指导、瞬态和矩量法仿真概述这节将说明在ADS中创建滤波器和使⽤瞬态仿真器的基本操作。
设计指导是⽤来构建⼀个集总元件滤波器，矩量法（Momentum）是⽤来测试微带滤波器。
任务●运⽤设计指导构建⼀个200MHz中频低通集总参数滤波器●构建⼀个1.9GHz射频带通微带滤波器●在微带滤波器中完成瞬态分析●⽤矩量法（Momentum）仿真微带滤波器●选学——DAC（数据通路元件）练习⽬录1.改变项⽬，开始运⾏设计指导 (96)2.放⼊⼀个LPF（低通滤波器）Smart元件并设计滤波器 (97)3. 1.9GHz微带带通滤波器 (99)4.在微带滤波器中的瞬态分析 (101)5.在电路版图（layout）中进⾏矩量法（Momentum）仿真 (104)6.选作：数据通路元件（Data Access Component）的阻抗响应 (110)步骤1.改变项⽬开始运⾏设计指导。
以下步骤将说明⼀个设计指导怎样既快速⼜准确地⽣产⼀个滤波器。
其⽅法与E-syn类似，但对期望的响应和拓扑结构有更多的选择和更强的控制。
a．进⼊ADS主窗⼝，然后点击File>open Project。
b．如果你被提⽰保存所有你当前的⽂档，选择Y es to All，然后打开你先前的任务system_prj。
c．新建⼀名为filter_lpf的原理图。
d．确认该原理图是当前你的屏幕上唯⼀打开的原理图。
现在我们将通过以下三个步骤开始该过程。
●点击命令DesignGuide >Filter。
●出现对话框后，选择Filter Control Window并点击OK。
然后找到新窗⼝Filter DesignGuide。
在下⼀步，你从⾯板放⼊⼀个smart元件之后该窗⼝将被激活。
在滤波器设计指导控制窗⼝中点击Component Palette —All图标（如xia下图所⽰）。
在你的原理图窗⼝中会⽴即出现元件⾯板。
LC滤波器
LC滤波器系列采用集总混合参数设计，具有体积小、重量轻、性能稳定可靠等特点
LC滤波器也是无源滤波器，是抑制滤波的一种传统、常用的方法。是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联使用。这种方法即可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。
需要说明的是，手机中的很多滤波器，如射频滤波器、一中频滤波器、二中频滤波器、发射滤波器等均已模块化。而不再是由简单的分立元件组成。
RC、LC还可以组合成许多电路，如选频放大电路、低频补偿电路、高频补偿电路、积分电路、微分电路、移相电路、陷波器等，这里不再一一分析。
利用电感、电容和电阻的组合设计构成的电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；无源滤波器又称LC滤波器，单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器
L代表电感，C代表电容，他们组成的滤波器叫LC滤波器，具体还有串并联之分！
LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置，之所以称为无源，顾名思义该装置不需要提供电源，装置由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要，其具有结构简单、设备投资少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，应用很广泛。LC滤波器又分为单调谐滤波器、高通滤波器、双调谐滤波器及三调谐滤波器等几种。
(4)不同的Q值有不同的曲线，Q值大的曲线尖锐。在谐振频率扔处，网络阻抗为最大。当信号频率f高于或低于扔时，网络的阻值均下降，且信号频率f偏差f0愈多，网络阻抗愈小。
ADS报告
1.集总参数低通滤波器仿真设计要求：1通带频率范围为0GHz-0.1GHz2通带内衰减小于0.6dB3在0.2GHz时的衰减大于40dB4用制作在介电常数4.4；厚底0.5mm板材上的微带线将集总参数元件;并优化集总参数元件值..集总参数低通滤波器微带线总电路图微带线参数和优化后元件参数优化目标设置频谱仿真图2. 集总参数带通滤波器仿真设计要求：1带通滤波器的中心频率为150MHz2通带频率范围为140MHz-160MHz3滤波器响应为最大平滑4通带内最大衰减为3dB5在100MHz和200MHz时衰减大于30dB6用制作在介电常数4.4；厚底0.5mm板材上的微带线将集总参数元件;并优化集总参数元件值..集总参数带通滤波器微带线总电路图微带线参数和优化后各元件参数优化设置目标频谱仿真图3.微带支节线低通滤波器仿真设计要求：1通带频率范围为0GHz-4GHz2通带内衰减小于3dB3在6GHz时的衰减大于25dB4系统特性阻抗为50Ω5微带线基板的厚度为0.5mm;基板的相对介电常数选为4.4 生成版图后;用momentum对版图进行仿真支节线低通滤波器微带线总电路图支节线低通滤波器微带线电路局部图1 支节线低通滤波器微带线电路局部图2 微带线参数设置支节线低通滤波器频谱图支节线低通滤波器版图支节线低通滤波器版图仿真图4. 微带平行耦合线带通滤波器仿真设计要求：1带通滤波器的中心频率为2GHz2通带频率范围为1.9GHz-2.1GHz3通带内衰减小于1.5dB4在1.7GHz和2.3GHz时衰减大于20dB5系统特性阻抗为50Ω6微带线基板的厚度为0.5mm;基板的相对介电常数选为4.4 生成版图后;用momentum对版图进行仿真微带平行耦合线带通滤波器总电路图微带线参数和优化后各元件参数优化目标参数设置微带平行耦合线带通滤波器版图微带平行耦合线带通滤波器频谱仿真图微带平行耦合线带通滤波器版图仿真图5. 3dB单节功率分配器的仿真设计3dB单节功率分配器中心频率为1.8GHz带宽为0.4GHz微带线基板的厚度为0.5mm微带线基板的相对介电常数为4.4各个端口传输线的特性阻抗采用50Ω生成版图后;用momentum对版图进行仿真3dB单节功率分配器总电路图3dB单节功率分配器频谱仿真图3dB单节功率分配器版图3dB单节功率分配器版图仿真图。
ADS实验报告
射频微波EDA课程报告学院:班级：姓名：学号:指导老师：2015年5月一、本课设学习目的通过射频微波EDA课程设计的学习，在学习EDA仿真软件ADS使用方法的基础上,掌握最基本的射频无源/有源电路的工作原理与系统仿真设计.加深对于EDA的理解，并将理论与实践相结合，用实践证明理论，更深入掌握EDA。
二、本课设报告内容（一)、利用ADS进行放大器匹配电路设计。
要求:1）使用晶体管为bjt_pkg (参数beta=50），2)中心频率为1900MHz，对应的S21>30dB，S11和S22〈-30dB.1)相关电路原理简介：（一）1。
导入ac_vcc。
dns，按照书本所示更改电路图，添加终端负载等元件，写入改变终端阻抗的方程:2)必要的设计参数、步骤、仿真电路图2.开始仿真，引入S21的矩形图，并插入标志，得到如下：3。
运行仿真,输出portZ(2)数据列表,可以看出,当频率大于等于400MHz时,负载阻抗为35欧:freq100.0 M Hz200.0 M Hz300.0 M Hz400.0 M Hz500.0 M Hz600.0 M Hz700.0 M Hz800.0 M Hz900.0 M Hz1.000 GHz1.100 GHz1.200 GHz1.300 GHz1.400 GHz1.500 GHz1.600 GHz1.700 GHz1.800 GHz1.900 GHz2.000 GHz2.100 GHz2.200 GHz2.300 GHz2.400 GHz2.500 GHz2.600 GHz2.700 GHz2.800 GHz2.900 GHz3.000 GHz3.100 GHz3.200 GHz3.300 GHz3.400 GHz3.500 GHz3.600 GHz3.700 GHz PortZ(2)50.000 / 0.00050.000 / 0.00050.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.00035.000 / 0.0004。
开路短截线型低通滤波器的设计
摘要短截线型低通滤波器是采用短截线法设计的低通滤波器。
短截线法将集总参数滤波器变换成分布参数元件滤波器，使之能够适用于高频频段。
本文用短截线法设计低通滤波器，先是采用电容、电感等集总参数元件设计一个滤波器，再通过Richards变换和Kuroda变换，用开路、短路的串联、并联微带线分别替换掉电感和电容，将其转换成微带线滤波器。
为了在信号端和负载端达到匹配，并使滤波器容易实现，通过Kuroda变换将串联的短路微带线变换成并联的开路微带线。
再由工程上的微带线尺寸计算公式求出所用各段微带线的具体尺寸。
最后，用软件实现滤波器的设计，并给出S11和S21曲线。
用短截线法设计的微带滤波器呈现出较好的阻带特性，在一定的频率处会出现衰减的峰值点。
关键词：低通滤波器；微带线滤波器；短截线法ABSTRACTstub linear low-pass filter is the low-pass filter which is designed through stub method. Stub method is a transformative method which is used to convert the lumped parameter filters into distributed parameter elements filters，so that it can be applied for high-frequency band.This thesis is about how to design a filter through stub method. First，we use capacitance and inductance and other lumped elements to design a filter，then we replace the capacitance and inductance respectively with open circuit parallel connectional microstrip and short circuit in series microstrip to convert it into a microstrip line filter through Richarda transformation and Kuroda transformation. In order to realize matching in the signal side and load side，at the same time，to be easier to design the filter，we convert short circuit in series microstrip into open circuit parallel connectional microstrip through Kuroda transformation. Then we calculate the sizes of every paragraph of the microstrip line by using the ready engineering microstrip line’s size-calculational formula. Finally，we design the low-pass filter by using the software in the computer，at the same time，we attain the S11 and S21 curves which is asked.The microstrip line filter which is designed through stub method shows a good stopband characteristic and appears attenuational peak point at a certain frequency.Key words：low-pass filter；microstrip line filter；Stub method目录第一章绪论.........................................................................................................- 1 -1.1滤波器的概述.............................................................................................- 1 -1.2微波滤波器的分类及发展.........................................................................- 4 -第二章滤波器的设计 ......................................................................................- 7 -2.1设计要求与设计思路.................................................................................- 7 -2.2集总参数滤波电路.....................................................................................- 7 -2.3短截线滤波器的实现...............................................................................- 12 -第三章微带传输线.........................................................................................- 17 -3.1微带传输线简介.......................................................................................- 17 -3.2工程上计算微带线尺寸的方法...............................................................- 17 -第四章IE3D软件的电磁仿真.....................................................................- 20 -4.1软件简介...................................................................................................- 20 -4.2参数设置...................................................................................................- 20 -4.3 2D多边形的输入及端口的定义.............................................................- 22 -4.4 电磁仿真..................................................................................................- 23 -结束语....................................................................................................................- 25 -致谢 ............................................................................................错误！未定义书签。
圆图。通带频率范围：0MHz-300MHz反射系数S11
设计一个九级集总参数低通滤波器，电路结构如图所示，要求截止频率为450MHz，通带内增益大于－1dB，阻带内650M以上增益小于－50dB。
通带内反射系数要求小于－15dB。
要求优化参数Cost<0.5(最佳为2、使用微波基础计算器计算特性阻抗为50欧姆，负载阻抗为200+ｊ250,取波长为1线长为5（波长线长为相对值）。
计算线长Z为2.5和3.5两处的输入阻抗、反射系数。
并画出Z为2.5时的阻抗与导纳圆图。
低通滤波器===== 设计具体要求 ======通带频率范围：0MHz-300MHz增益参数S21：通带内0MHz-300MHz S21>－0.5dB ；阻带内420MHZ以上 S21<－50dB反射系数S11：通带内0MHz-300MHz S11<－10dB ；2、为了节省成本，计划将该滤波器设计为7级结构。
你能把它设计出来吗？根据你的优化仿真结果，探讨滤波器级数与其性能的关系。
低通滤波器===== 设计具体要求 ======通带频率范围：0MHz-350MHz增益参数S21：通带内 S21>－1dB阻带内550MHZ以上 S21<－45dB反射系数S11：通带内 S11<－15dB2、简述功分器的基本技术要求及其主要特性参数。
通带频率范围：0MHz-400MHz增益参数S21：通带内0MHz-400MHz S21>－0.2dB阻带内600MHZ以上 S21<－50dB反射系数S11：通带内0MHz-400MHz S11<－10dB要求优化参数2、简述HFSS的特点及其主要应用的范围。
IVCURVEI来测量非线性器件——三极管GBJT3的特性曲线并加入调谐，分析其变化。
高通滤波器===== 设计具体要求 ======通带频率范围：550MHz以上增益参数S21：通带内S21>－2dB ；阻带内0-400MHz，S21<－50dB反射系数S11：通带内S11<－20dB；2、你会添加Marker吗？试在S21曲线上，添加一横坐标为600MHz的Marker。
集总参数滤波器的设计
集总参数滤波器的设计李艳莉（电子科技大学 成都学院 四川 成都 611731）摘 要： 首先介绍集总参数滤波器的设计方法，设计一个集总参数带通滤波器，中心频率为200MHz，带宽20MHz，两个端口的特征阻抗为50Ω，带内插入损耗＜3dB，带内波纹＜0.5dB，在f＜190MHz和f＞210MHz处阻带衰减＞15dB，利用ADS软件进行仿真和优化。
关键词： 集总参数；滤波器；ADS中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110051－02微波通信电路中常用的是带通滤波器，因此本文以带通滤0 引言波器（BPF）为例研究集总参数LC滤波器的设计和优化，下面给滤波器是是一种具有频率选择特性的无源器件，从各种不出由归一化低通滤波器设计带通滤波器的具体步骤如图1所示：同频率的信号中，滤出有用信号，抑制掉无用或者有害的频率信1）设计一个归一化LPF，该滤波器的截止频率和BPF带宽号。
在无线通信应用技术领域，无源滤波器作为一个重要器件，相同；其指标往往直接影响整个通信系统的性能优劣。
而且随着移动通2）按照LPF和BPF的基本单元，进行元件和电路变换。
按信、雷达、微波毫米波通信、卫星通信、无线导航等民用、军事照对应关系将LPF的四种基本构成单元变换成对应的BPF基本单电子等各类通信系统的增加，使得电磁环境异常复杂，导致通信元[3-4]；系统中的频率资源越来越稀缺，所以通信系统频率间隔也变得越3）将设计得到的BPF电路模型建立ADS模型，仿真滤波器来越密集。
如何在日益稀缺的频率资源内，无失真地取出通信系的性能曲线，如果指标不能达到要求需要返回第一步对滤波器统所在工作频率需要的信号，抑制其他无用或有害信号，为滤波进行优化，直至指标满足要求为止。
器提出了更为严格的要求。
随着微波技术和电子器件的发展，各 2 带通滤波器的ADS仿真与性能优化种滤波器层出不穷，但是如何在满足技术指标的前提下尽可能做出体积小、成本低并易于量产的滤波器是工程应用的核心问题。
实验3-集总参数低通滤波器设计
实验三：6.2集总参数低通滤波器设计
一、设计要求
即设计一个电感输入式集总元件滤波器。
已知L1=L4 =15 nH，L2=L3=30 nH，C1 =C3=8 pF，C2 = 10 pF，输入、输出端特性阻抗均为50Ω。
工作频率为100~1000 MHz。
要求:
(1)画出原理图，测量S11、S21参数(单位dB)与频率的关系曲线。
(2)调节元件值L1、L4、C1、C3，观察S参数的相应变化。
(3)优化电路，使其满足: f<500 MHz时，S11<-17 dB，S21> -1 dB; f> 700 MHz时S21<-30 dB.
(4)记录最终的优化结果:各元件值及曲线图。
二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、创建原理图
2、测量项展示图
3、自动优化
四、数据记录及分析
1、创建原理图
2、测量展示图
得到S参数的特性曲线，如下：手动调节：
3、自动优化
期望测量图：
优化后的各元件值、变量值和曲线图：。
RF Circuit design(Topic 8)_Lumped Filter
步骤三：计算元件阶 数n 。 （也可 通 过 查 表） ε = 100.1 As − 1
Mag = 10−0.1 Ar
cosh −1 1 − Mag 2 n≥ cosh −1 Ω
[
]
也可根据衰减大于30dB选取阶数 n取整数3
带通滤波器设计实例
步骤四: 查表得原型元件值gi并进行归一化计算。
由于g0 =1，导纳和阻抗一样，对其没有影响； g γ = 0 若gn+1是导纳需要先转换成阻抗再进行变换。 g0 阻抗变换可在频率变换完成后进行。 Y0
0
g0为 电阻 g0为 电导
频率变换
低通滤波器
对截止频率进行变换
高通滤波器
截止频率变换成高通滤波器的通带起始频率
带通和带阻滤波器
g0
低通LC滤波器原型
g2 … g1 g3 … … (n为偶偶) gn＋1 或 gn … gn … (n为奇偶) gn＋1
基本LC低通滤波器
归一化条件： 阻抗归一化为1 ; 低通截止角频率为1rad/s。 g0 是输入端(源)的导抗值， gn+1 是输出端(负载)的导抗值。
g0
(a)
g1 g3 … … … (n为偶偶) gn gn＋1 或
电容输入式
gn … gn＋1 … (n为奇偶)
g2
gi 和gi+1交替地为导纳或阻抗， n为奇数，则输入/出端同为导纳或阻抗， n为偶数，则输入/出端元件描述不同。
(b)
电感输入式
n：阶数 原型函数极点的数目; 低通原型中电抗性元件的数目。
阻抗缩比（电阻变换） 阻抗缩比（电阻变换）
通常低通原型的g0值等于1，而gn+1可能是其他值， 取决于选取滤波器的类型。 实际滤波器输入阻抗一般不为1 （经常为50 ）， 因此需要进行变换。 g0变换成一个较高值时，每个电感值增大，每个电 容值减小，每个电阻值增大。 g0或gn+1可能是阻抗或导纳，正确的阻抗变换需要将 导纳变换成阻抗值再进行变换。 Z
基于CMOS全差分运算放大器的全集成有源滤波器的设计_解读
基于CMOS全差分运算放大器的全集成有源滤波器的设计_解读全集成有源滤波器是一种基于CMOS全差分运算放大器的滤波器设计，通过集成电路的方式实现滤波器的功能。
CMOS全差分运算放大器具有低功耗、高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点，适合用于滤波器设计。
在全集成有源滤波器的设计中，首先需要确定滤波器的类型和性能要求，包括截止频率、通带增益、阻带衰减等。
选择合适的滤波器类型可以根据实际应用需求，常见的有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
以设计一个低通滤波器为例，设计流程如下：首先确定滤波器的截止频率。
截止频率是滤波器的特征参数之一，决定了滤波器的频率响应。
根据实际需求选择合适的截止频率。
然后确定滤波器的阶数。
滤波器的阶数决定了滤波器对信号的衰减速度。
一般而言，阶数越高，滤波器的陡峭度越高，但相应的设计复杂度也增加。
根据实际需求选择合适的阶数。
接下来根据截止频率和阶数的要求，可以利用标准滤波器设计方法进行设计。
常用的设计方法有巴特沃斯法、切比雪夫法、椭圆法等。
每种方法的特点和性能各有不同，根据实际需求选择合适的设计方法。
设计完成后，需要根据选择的CMOS全差分运算放大器，进行电路图设计和电路参数计算。
CMOS全差分运算放大器的电路图包括输入级、差动放大级和输出级等。
通过合理的设计和参数选择，实现所需的滤波器增益和频率特性。
最后，进行电路模拟和性能分析。
利用仿真工具对设计的滤波器进行电路模拟和分析，验证滤波器的性能是否符合预期要求。
如果需要，可以进行电路参数的微调和优化。
总结起来，基于CMOS全差分运算放大器的全集成有源滤波器的设计是一个系统性的工程，包括滤波器类型选择、截止频率和阶数的确定、设计方法选择、电路图设计和电路参数计算等。
通过合理的设计和参数选择，可以实现满足实际应用需求的滤波器。
微波滤波器设计
引言滤波器是一种二端口网络。
它具有选择频率的特性，即可以让某些频率顺利通过，而对其它频率则加以阻拦，目前由于在雷达、微波、通讯等部门，多频率工作越来越普遍，对分隔频率的要求也相应提高；所以需用大量的滤波器。
再则，微波固体器件的应用对滤波器的发展也有推动作用，像参数放大器、微波固体倍频器、微波固体混频器等一类器件都是多频率工作的，都需用相应的滤波器。
更何况，随着集成电路的迅速发展，近几年来，电子电路的构成完全改变了，电子设备日趋小型化。
原来为处理模拟信号所不可缺少的LC型滤波器，在低频部分，将逐渐为有源滤波器和陶瓷滤波器所替代。
在高频部分也出现了许多新型的滤波器，例如：螺旋振子滤波器、微带滤波器、交指型滤波器等等。
虽然它们的设计方法各有自己的特殊之点，但是这些设计方法仍是以低频“综合法滤波器设计”为基础，再从中演变而成，我们要讲的波导滤波器就是一例。
通过这部分内容的学习，希望大家对复变函数在滤波器综合中的应用有所了解。
同时也向大家说明：即使初看起来一件简单事情或一个简单的器件，当你深入地去研究它时，就会有许多意想不到的问题出现，解决这些问题并把它用数学形式来表示，这就是我们的任务。
谁对事物研究得越深，谁能提出的问题就越多，或者也可以说谁能解决的问题就越多，微波滤波器的实例就能很好的说明这个情况。
我们把整个问题不断地“化整为零”，然后逐个地加以解决，最后再把它们合在一起，也就解决了大问题。
这讲义还没有对各个问题都进行详细分析，由此可知提出问题的重要性。
希望大家都来试试。
第一部分滤波器设计§1-1 滤波器的基本概念图 1图1 的虚线方框里面是一个由电抗元件L 和C 组成的两端口。
它的输入端1-1'与电源相接，其电动势为E g，内阻为R1。
二端口网络的输出端2－2' 与负载R2相接，当电源的频率为零（直流）或较低时，感抗jωL很小，负载R2两端的电压降E2比较大（当然这也就是说负载R2可以得到比较大的功率）。
集总参数滤波器的原理与设计
集总参数滤波器的原理与设计一、实验目的1．了解低通、带通与高通滤波器之工作原理；2．了解低通、带通与高通滤波器之电路架构；3．实际设计制作低通、带通与高通滤波器。
二、实验原理顾名思义滤波器的用途就是用以过滤信号，选择部分信号予以通过；至于信号的通过与否取决于信号的频率，故滤波器依其信号筛检的方式，可分为低通滤波器( Low-pass Filter, LPF )、高通滤波器( High-pass Filter, HPF )、带通滤波器( BandpassFilter, BPF )，与带阻滤波器( Band-reject Filter, BRF ) 等四种型式，本章将介绍滤波器的重要规格及低通、带通与高通滤波器的原理，并分别设计出低通、带通与高通滤波器。
图13-1为低通、高通、带通和带阻滤波器之理想振幅频率响应曲线，但由于所选用之组件及特性不尽相同，故设计所得之实际滤波电路的特性与理想值会有相当大的差距，而两者的差异必须用适当的特性参数来规范，同时用来作为设计滤波电路的依据。
图13-2 所示为一个带通滤波器之实际振幅的频率响应，用以说明相关的特性参数。
图13-1 理想滤波器的频率响应图13-2 带通滤波器振幅频率响应（一）低通滤波器之工作原理一个可以让DC 至ωc 之信号频率通过而抑止高于ωc 之信号频率的电路，其所呈现出之特性就如同一个低通滤波器一样，如图13-1(a)所示。
我们知道当频率极低时，电感就像零阻抗组件，而电容则像阻抗无限大的开路；相反地，当频率极高时，电感就像阻抗无限大的开路，电容则是零阻抗组件。
所以最简单的低通滤波器如图 13-3(a) 所示，高频讯号因电感的高阻抗而被反射，即使有部分的讯号通过电感，也会被电容导往接地区 ( Ground )。
而其转移函数(Transfer Function)可表示为：图13-3 低通滤波器2222211111(/)1o c i c c V SCV S LC S S SL SC ωωω====++++ 其中c LC ω同理可知，图13-3(b)亦是低通滤波器。
滤波器系列5——短截线低通滤波器设计
——短截线低通滤波器设计
电路模型
✧设计步骤
p第1步：计算设计【向导工具】
ü设计集总参数滤波器
ü理查德变换：【电感→8短路线】，【电容→8开路线】ü科洛达关系(仅适用于低通或带阻)：串联电感⇆并联电容
ü转换为滤波器微带线原理图
p第2步：仿真验证
ü滤波器传输线原理图的建立及仿真
ü滤波器微带线原理图的建立及仿真
ü滤波器版图的生成及仿真
设计一个短截线的等波纹低通滤波器，截止频率为4GHz，3阶，阻抗为50欧。
微带基片参数如下：厚度=1.58 mm，=4.2，tanδ =0.02，铜导带厚度0.5 mil。
p第1步：
ü设计集总参数滤波器
ü理查德变换【LC to Tline】
•电感→8短路线
•电容→8开路线
ü理查德变换结果
ü科洛达关系【TLine to TLine(Kuroda)】：串联电感⇆并联电容
ü科洛达关系结果：得到滤波器传输线原理图
üLC, TLine to Microstrip：转换为滤波器微带线原理图
ü得到滤波器微带线原理图
p第2步：仿真验证
ü滤波器传输线原理图的建立与仿真
ü滤波器微带线原理图的建立与仿真
ü滤波器版图的生成与仿真。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。