ADS微带低通滤波器

微带低通滤波器ADS 仿真实验

3100403028 刘骥 通信101

一．实验目的

1.了解微带低通滤波器的设计方法及原理

2.熟悉ADS2011软件

二．具体指标

1.具有最平坦响应

2.截止频率GHz c 5.2=ω

3.在GHz 4=ω处的插入损耗必须大于20dB

4.阻抗为Ω50，采用6阶巴特沃兹低通原型，最高实际线阻抗为120Ω，最低实际阻抗为20Ω，采用的基片参数为02.0tan ,2.4,58.1===δεr mm d ，铜导体的厚度为mm t 03

5.0=

三．滤波器设计步骤

1.根据设计要求确定低通原型元器件值

2.采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线段代替串联电感和并联电容。所需微带线的电长度l β，以及实际微带线宽w 和线长l 可由ADS 软件中的lineCalc 工具计算得到

3.根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算

计算如下：

6.015.241||=-=-c w w ，由下图1.1看出，对于n=6的曲线，当6.0)1|(|=-c w w 时，LA<20dB,故最大平坦滤波器级数n=6。

图1.1 最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线根据表1.2列出低通原型值：

1= .0

=

,

2

=

5176

=

g

g

g。

g

g

.1

=g

=

,

4142

.1

5

,

6

5176

.0

4142

,

.0

3

9318

,

.0

4

9318

表1.2 巴特沃兹滤波器低通原型元器件值

四．滤波器原理图设计

1.建工程,画微带线原理图

画好的原理图如图

2.电路参数的设置

添加器件MSUB，双击MSUB，添加参数如图

打开tool->LineCalc->Start LineCalc,计算各个微带先的长（l）和宽（w），在substrate parameters窗口设置介质的参数，参数值根据前面MSUB控件填写。

在electrical填入Z0(微带线特性阻抗),E_Eff(微带线电长度)，然后单机Synthesize栏中的箭头，物理尺寸参数设置栏会显示得到的微带线线长和线宽（注意：在Synthesize前要把Physical中的W和L的单位设置为mm），其中各支节的Z0（即图Zi）和E_Eff(即图βli度)参考值如下图1.7

图1.7

用LineCalc计算八段微带线的长和宽后我们要将各个数据添加到变量控件VAR中。在原理图中添加VAR然后双击，在“Instance Name”文本框中输入变量的名称，“Variable Value”文本框中输入变量的初值，单机【ADD】添加变量，然后单机【Tune/Opt/Stat/Doe..】按钮打开参数优化对话框设置变量的取值范围，选择“Optimation”标签页。其中，“Enable/Disabled”表示该变量是否能被优化，“Minimum Value”表示可优化的最小值，“Maximum Value”表示可优化的最大

值，如图1.8

图1.8

接着添加S-PARAM ETERS,，设置好START=0GHz，Stop=5GHz,Step=0.01GHz。点击进行仿真。初始参数可能不理想，所以我们需要进行优化。

3.参数优化

添加OPTM优化控件，，将Optimization设置为Random，并且“Number of Iterations”设置为500，单机ok。

添加goal目标控件，双击设置相应的参数，本实验设置了三个goal，即三个优化的目标，分别为S21两个（S21用来设定滤波器的通带和

阻带频率范围及衰减情况），S11一个（S11用来设定通带内的反射系数），如图2.1

三种优化的具体参数如下图

全部添加好后的原理图如图2.5

图2.5

接着点击（optimize）进行优化。静待几分钟优化结束后会打开数据显示窗口，在数据显示窗口中添加S21参数，如图2.6，从中可以看出滤波器在通带内（0~2.5GHz）衰减小于0.82dB，阻带（大于4GHz）衰减大于18dB，满足设计要求。在数据窗口中添加S11参数，可以看出S11也满足设计要求。

图2.6

关闭优化仿真窗口，选择updata优化后的数据会自动更新到原理图上。

4.微带滤波器版图生成

先让两个term和接地失效，单机图标，然后单机Term和接地，然后点击Layout—>—>ok->ok,版图生成后，

添加substrate基板—>点击cond设置基片，然后设置介质，材料的基本参数

最后添加port，点击，分别加在原理图最左边和最右边两个port 口

图3.1

点击，观察到无问号，选择

，设置为

点击simulate，静待几分钟仿真出来的传输特性如图3.2

图3.2

相频曲线如图3.3

图3.3

观察得之滤波器在通带内基本满足设计要求，从相频特性图中看出滤波器通带内相位与频率基本呈线性关系，满足设计要求。