实验二：微波滤波器的设计与仿真

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。

1）确定指标 特性阻抗Z0=50Ω，截止频率fc=75MHz ，阻带边频fs=100MHz ，通带最大衰减As L =20dB 。

2）计算元件级数 将上述值代入式s

A r

L A s

L n Ω--≥--11.01

.01

cosh 1

101

10cosh ，的原件级数n=5。

3）确定元件值

（1）查表10-2，求原型元件值i g 。

（2）计算变换后元件值，将这些值取整，见表10-3。

4）利用ADS 仿真 （1）创建新项目。 ① 启动ADS2008->选择Main windows 。如下图：

②执行菜单命令【File】/【New Project】，按照提示选择项目保存的路径和输入的文件名。

③单击按钮，创建新项目。

④单击，新建电路原理图窗口，开始设计滤波器。

（2）电路设计。

①在“TLime-Microstrip”

类中选择控件->双击编辑其属性，如图3所示。

图3

②在“Lumped-Components”类中分别选择控件、----->

图4

“Simulation-S_Param”中粉分别选择控件、->单击接地图标->放置两个地

->双击，修改属性，如图4所示，要求仿真频率从0MHz到100MHz，扫描步长为1.0MHz。低通滤波器仿真电路原理图如图5所示。

图5

（3）仿真结果输出。

①单击按钮，进行仿真，仿真结束后会出现数据显示窗口。

②单击数据显示窗口左侧工具栏的按钮，弹出设置窗口->在窗口左侧的列表选择S（1,1）即S11参数->单击按钮，弹出单位设置（这里选

择“dB”）窗口，如图6所示->单击两次按钮后，窗口显示出S11参数随频率变化的曲线如图7所示。

图6

图7

③用同样的方法一次加入S22、S21、S12参数曲线。由于该滤波器是对称结构，S11与S22，以及S21，S12曲线相同，如图7。

二：利用ADS工具设计集总参数滤波器

ADS自带滤波器设计工作，利用这个滤波器设计工具可以方便的设计出满足要求的射频滤波器。

设计一个低通滤波器，通带带宽为200MHz，阻带带宽为1.2GHz,带内文波系数小于

0.1dB,s=输入阻抗为50Ω。

1、滤波器电路的生成

（1）创建一个项目。

①启动ADS选择Main windows

②执行菜单命令【File】/【New Project】，按照提示选择项目保存的路径和输入的文件名。

③单击按钮，创建新项目。

④单击，新建电路原理图窗口，开始设计滤波器。

（2）确认该原理图是当前屏幕唯一打开的原理图，如果还有其他原理图打开，应先将它们关掉。

（3）执行菜单命令【Design Guide】/【Filter】，系统将弹出一个名为“名为Filter：4”的窗口，如图8所示。

（4）在“Filter：4”窗口中选择“Filter Control Window...”->单击按钮系统将弹出“Filter DesignGuide”的窗口，如图9所示。

图8

图9

（5）单击工具栏的【Component Palette-All】按钮，在刚刚建立的原理图中将出现新的组件面板“Filter DG-All”，如图10所示，这个组件面板中列出了滤波器设计向导中的各种滤波器类型。

（6）在“Filter DG-All”组件面板中选择双端口低通滤波器（Low-pass Filter DT）控件，这时系统将弹出提示窗口，如图11所示。

（7）单击按钮，将选择的双端口低通滤波器插入到原理图中，按“Esc”键

结束命令。插入的双端口低通滤波器如图12所示。

图10 图11

重新回到滤波器设计向导窗口->选择“Filter Assistant ”选项卡，可以看到滤波器设计向导窗口中出现了一个带有滤波器参数设置和滤波器幅频曲线的参数设置窗口，如图13所示。在“Smart Component ”项中已经出现了刚刚插入原理图中的低通滤波器DA_LCLowpassDT1。

图13

（9）在滤波器设计向导窗口中，输入滤波器的3个详细特征参数： ①Ap （dB ）=0.1，表示滤波器的波纹系数为0.1 ②Fp=0.2GHz ，表示滤波器的通带带宽为0.2GHz ③Fs=1.2GHz ，表示滤波器的阻带带宽为1.2GHz

（10）改变“Response Type ”项内容，单击“Redraw ”按钮，可以看到滤波器的响应曲线发生了变化，如图14所示

（11）为了达到不同的滤波器设计效果，可以在“Response Type ”中选择响应曲线的其他类型，如选择切比雪夫响应，滤波器响应曲线将发生变化，如图15

图12

图14 巴特沃斯滤波器 图15 切比雪夫滤波器 （12）把“Response Type ”中的选项选择为“Maximally Flat ”->单击“Design ”按钮开始滤波器的设计。系统将自动设计一个集总参数的滤波器。 （13）这是返回原理图中，可以发现组件已经已经具有刚刚配置的滤波器的特性->双击滤波器组件，可以观察滤波器参数，如图16所示。

（14）选择“Display parameter on schematic ”项，将滤波器的所有参数都显现出来，如图17所示。

图

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