ADS微带低通滤波器.docx
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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
3.在
处的插入损耗必须大于20dB
4.阻抗为
,采用6阶巴特沃兹低通原型,最高实际线阻抗为120
,最低实际阻抗为20
,采用的基片参数为
,铜导体的厚度为
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
,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:
,由下图1.1看出,对于n=6的曲线,当
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:
。
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->StartLineCalc,计算各个微带先的长(l)和宽(w),在substrateparameters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“InstanceName”文本框中输入变量的名称,“VariableValue”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,“MinimumValue”表示可优化的最小值,“MaximumValue”表示可优化的最大值,如图1.8
图1.8
接着添加S-PARAMETERS,
,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“NumberofIterations”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。