ADS设计滤波器【精制材料】
56页1、实验一微波滤波器的设计制作与调试,1,实操应用,(一)实验目的,了解微波滤波电路的原理及设计方法。 学习使用ADS软件进行微波电路的设计,优化,仿真。 掌握微带滤波器的制作及调试方法。,2,实操应用,(二)实验内容,使用ADS软件设计一个微带带通滤波器,并对其参数进行优化、仿真。 根据软件设计的结果绘制电路版图,并加工成电路板。 对加工好的电路进行调试,使其满足设计要求。,3,实操应用,(三)微带滤波器的技术指标,通带边界频率与通带内衰减、起伏 阻带边界频率与阻带衰减 通带的输入电压驻波比 通带内相移与群时延 寄生通带,4,实操应用,(三)微带滤波器的技术指标(续),前两项是描述衰减特性的,是滤波器的主要技术指标,决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)。 输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。 群时延是指网络的相移随频率的变化率,定义为 d/df ,群时延为常数时,信号通过网络才不会产生相位失真。 寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的 ,它是离设计通带一定距离处又出现的通带,设计时要避免阻带内出现寄生通带。,5,实操应用,(四)ADS软件的使用,本节内
2、容是介绍使用ADS软件设计微带带通滤波器的方法:包括原理图绘制,电路参数的优化、仿真,版图的仿真等。 下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使用方法。,6,实操应用,ADS软件的启动,启动ADS进入如下界面,7,实操应用,创建新的工程文件,点击File-New Project设置工程文件名称(本例中为Filter)及存储路径 点击Length Unit设置长度单位为毫米,8,实操应用,创建新的工程文件(续),工程文件创建完毕后主窗口变为下图,9,实操应用,创建新的工程文件(续),同时原理图设计窗口打开,10,实操应用,微带滤波器的设计,平行耦合线带通滤波器的设计 下图是一个微带带通滤波器及其等效电路,它由平行的耦合线节相连组成,并且是左右对称的,每一个耦合线节长度约为四分之一波长(对中心频率而言),构成谐振电路。我们以这种结构的滤波器为例,介绍一下设计的过程。,等效电路,11,实操应用,微带滤波器的设计(续),设计指标:通带3.03.1GHz,带内衰减小于2dB,起伏小于1dB,2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于40dB,端口反射系数小于-20dB。 在进行设计时,主要是以滤波器的
3、S参数作为优化目标进行优化仿真。S21(S12)是传输参数,滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线的形状上。S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数,由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。如果反射系数过大,就会导致反射损耗增大,并且影响系统的前后级匹配,使系统性能下降。,12,实操应用,生成滤波器的原理图,在原理图设计窗口中选择微带电路的工具 栏 窗口左侧的工具栏变为右图所示 在工具栏中点击选择耦合线Mcfil 并在右侧的绘图区放置 选择微带线MLIN 以及控件 MSUB 分别放置在绘图区中 选择画线工具 将电路连接好, 连接方式见下页图,13,实操应用,生成滤波器的原理图(续),14,实操应用,设置微带电路的基本参数,上页图中五个Mcfil表示滤波器的五个耦合线节,两个MLIN表示滤波器两端的引出线 双击图上的控件MSUB设置微带线参数 H:基板厚度(0.8 mm) Er:基板相对介电常数(4.3) Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) Ta
4、nD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm),15,实操应用,设置微带电路的基本参数(续),修改微带线参数窗口(左图),也可以点击MSUB下面的文字直接进行修改(右图),但要注意数字与单位之间有一个空格.,16,实操应用,微带线计算工具,滤波器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线,它的宽度W可由微带线计算工具得到,具体方法是点击菜单栏Tools - LineCalc - Start Linecalc,出现一个新的窗口(如下页图)。 在窗口的Substrate Parameters栏中填入与MSUB中相同的微带线参数。 在Cpmpnet Parameters填入中心频率(本例中为3.05GHz)。 Physical栏中的W和L分别表示微带线的宽和长。 Electrical栏中的Z0和E_Eff分别表示微带线的特性阻抗和相位延迟。 点击Synthesize和Analyze栏中的 箭头,可以进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算。 填入50 Ohm和90 deg可以算出微带线的线宽1.52 mm和长度13.63 mm(四分之一波长)。,17,实操应用,微带线计算工
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