基于ADS的射频低通滤波器设计与仿真

射频系统仿真实验报告

射频滤波器设计

姓名：

学号：

三峡大学计算机与信息学院电子信息工程系

2014/5/5

一、设计要求

设计一个三阶原型Butterworth 低通滤波器。要求：H f =10GHz ，电长度4

π

θ=

。

二、设计方案

在三阶原型Butterworth 低通滤波器的基础上，采用kuroda 变换。变为可实现的结构。

1) 三阶原型Butterworth 低通滤波器：

注：并联元件的单位是电纳，串联元件的单位是电抗

2) 传输线实现集总参数的电感电容：

θtg jZ jX Z L L 0== （

8λ

的短路线） θjtg 记为S θtg jY jB Y c c 0== （8

λ

的开路传输线）

3) 插入单位元件后再进行Kuroda 规则变换。目的是变成可实现的物理结构。

采用如下变换：

取1

2

1Z Z Z N +=

时两者等效。 所以Z=1的单位元件并联Y=1的8λ开路传输线变为：Z=1/2的8

λ

短路传输线和Z=1/2的单位元件相串联。 上图交换为如下：

4) 再插入一个单位元件，如下图：

⇔

利用Kuroda 规则：

取1

2

1Z Z Z N +=

即可。 所以Z=1的单位元件串联Z=1/2的8λ短路传输线变为：并联的Y=3的8λ开路传输线和Z=1.5的单位元件。

所以Z=1/2的单位元件串联Z=2的8λ短路传输线变为：并联的Y=8/5的8

λ

开路传输线和Z=2.5的单位元件。

整个电路如下图：

5) 阻抗交换：

采用8

λ

开路传输线

单位值Ω⨯50。

∴ 变换后特征阻抗为：

⇔

0.333333 16.6667

1.5 75.0000 0.625 31.2500

2.5 125.0000 1 50.0000

6) 物理尺寸

计算得到另外4段微带线尺寸如下：

归一化值 Z 的特征阻抗

宽度W 长度P 单位：mil 频率：10GHz 电长度：45°

1/3 Ω67.16 126.6 103.098 1.5 Ω75 15.0051 110.234 5/8 Ω25.31 58.2277 105.493 2.5 Ω125 4.3755

113.6 1

Ω50

29.9473

107.84

三、仿真分析

①Project 导航条内。Planar EM （平面电磁仿真）下Analysis 添加一个setup: 右键单击→Add solution setup 。对Meshing Parameters 的小网格。点击选中Fixed Mesh ，frequency 10GHz 。其它默认，确定。

②添加的黄色的Solution setup 右键单击→Add frequency Sweep 添加频率扫描。 设置如下：选中快速插值计算：Interpolating fast 。 选Linear count 。

输入起始终点频率及count 值：1，10，100然后OK 。

则：黄色的Solution 下出现sweep 。右键点击sweep 可看其properties 。若点击Start Analysis 则电脑开始分析计算。

③计算完后，在Results 右键点击。Create report 生成报告，点OK ，出现Trace 对话框：Category 内选择S 参数：S parameter ，Quantity 内选择 S ( Port 1，Port 2 )看12S ，Function 内选择dB 分贝，点击Add Trace 。然后 Done 。图形结果既可显示出来，可看出低通的样子。

拓扑结构：

加入50欧传输线端口后：

传输特性：S21

史密斯圆图：