基于ADS設計2GHz階躍阻抗低通濾波器

1、課 程 設 計 說 明 書題目：基于ADS設計2GHz階躍阻抗低通濾波器學院（系）： 年級專業(yè)： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 教師職稱： 基于ADS設計2GHz階躍阻抗低通濾波器摘 要：用微帶或帶狀線實現(xiàn)低通濾波器的一種相對容易的方法是用很高和很低特征阻抗的傳輸線交替排列的結構。這種濾波器通常稱為階躍阻抗或高Z-低Z濾波器，由于它結構緊湊且較容易設計，因此是首選設計方法。在設計2GHz階躍阻抗低通濾波器時，核心之一是采用阻抗和頻率定標公式，用低阻抗和高阻抗線代替串聯(lián)電感和并聯(lián)電容。關鍵詞： 階躍阻抗低通濾波器；微帶線；定標公式； Based on the ADS design 2 GHZ

2、 step impedance low pass filterAbstract: Using microstrip or stripline low pass filter is a relatively easy way with high and low characteristic impedance of the transmission structure arranged alternately. This filter is usually called step impedance is low or high Z - Z filter, due to its compact

3、structure, and is easier to design, so design method is preferred. In design 2 GHZ step impedance low pass filter, one of the core is the impedance and frequency calibration formula, with low impedance and high impedance line instead of series inductance and the shunt capacitance.Key words: Step imp

4、edance low pass filter; Microstrip line. Scaling formula;學習目的1. 學習射頻電路的理論知識； 2. 掌握ADS并可以設計射頻電路；3. 通過ADS設計階躍阻抗低通濾波器；學習器件ADS(Advanced Design system)軟件ADS軟件介紹ADS全稱Advanced Design system，是Agilent公司2008年推出新版本的EDA軟件。ADS經(jīng)過多年的發(fā)展，仿真功能和仿真手法日益完善，最大的特點是集成了從IC級到電路級直至系統(tǒng)級的仿真模板。它內含基于矩量法的電磁仿真模板，ADS Momentum是一種對3D進行簡

5、化的2.5D電磁仿真器，非常適合第三維上均勻變化的結構仿真，如PCB板級設計、無源板級器件設計等。其仿真速度極快，同時保證和主流3D電磁仿真軟件相當?shù)木取４送釧gilent公司和多家半導體廠商合作建立ADS Design Kit 及 Model File 供設計人員使用。使用者可以利用Design Kit 及軟件仿真功能進行通信系統(tǒng)的設計、規(guī)劃與評估，及MMIC/RFIC、模擬與數(shù)字電路設計。除上述仿真設計功能外，ADS軟件也提供輔助設計功能，如Design Guide是以范例及指令方式示范電路或系統(tǒng)的設計流程，而Simulation Wizard是以步驟式界面進行電路設計與分析。ADS還能

6、提供與其他EDA軟件，如 SPICE、Mentor Graphics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的Matlab等做協(xié)仿真（Co-Simulation），加上豐富的元件應用模型Library及測量/驗證儀器間的連接功能，將能增加電路與系統(tǒng)設計的方便性、速度與精確性。低通原型濾波器設計1.濾波器的設計步驟：1）根據(jù)設計要求確定低通原型的元器件值。2）采用阻抗和頻率定標公式，用低阻抗和高阻抗線段代替串聯(lián)電感和并聯(lián)電容。3）根據(jù)得到的線寬和線長進行建模并仿真計算。2.先計算：對于n=0.5時，LA20dB，故最大平坦濾波器級數(shù)n=0.5。濾波器原理圖設計

7、1.設計原理圖（1）打開ADS2008時，執(zhí)行【File】【Open Project】，打開“Step_Filter”工程。（2）在“Step_Filter”工程中創(chuàng)建一個名為“Step_im_filter”的原理圖。（3）選擇“Tline-Microstrip”元器件面板列表，并選擇8個微帶線添加到原理圖中，按照圖1所示方式連接起來。圖2濾波器原理圖這樣就完成了濾波器原理圖基本結構，為了達到設計性能，還必須對濾波器中微帶電路的電氣參數(shù)和尺寸進行設計。2.電路參數(shù)設計（1）在“Tline-Microstrip”元器件面板中選擇微帶參數(shù)設計控件MSUB添加到原理圖中。（2）雙擊MSUB控件，將基

8、片參數(shù)按照圖2進行設置。圖2MSUB控件設置在原理圖設計窗口中執(zhí)行菜單命令【Tool】【LineCalc】【Start LineCalc】,打開LineCalc工具。對元器件參數(shù)的設置根據(jù)題目要求，這里Fred=2GHz，表示微帶線工作頻率為2GHz。Wall1=默認值，表示條帶H的邊緣到第一側壁的距離，默認值為1.0e+30milWall2=默認值，表示條帶H的邊緣到第二側壁的距離，默認值為1.0e+30mil（3）參數(shù)顯示窗口參數(shù)顯示窗口包含了物理尺寸參數(shù)設置欄和電尺寸參數(shù)設置欄。如下圖所示。 在電尺寸參數(shù)設置欄設置如下： Z0=50Ohm，表示微帶阻抗為50OhmE_Eff=90deg,

9、表示微帶線的電長度為90degW=3.087mm，表示微帶線金屬片的寬度為3.087mmL=16.689mm，表示微帶線長度為16.689mm低通濾波器原型電路參數(shù)結果見下表1表1各指節(jié)的長度和寬度（4）微帶線的長L、寬W是濾波器設計和優(yōu)化的主要參數(shù)，因此要用變量替換，便于后面修改和優(yōu)化。8段微帶線參數(shù)按照圖4所示進行設置，如下圖所示。圖4完成參數(shù)設置的電路原理圖（5）添加變量控件VAR到原理圖中。（6）雙擊變量控件VAR，彈出變量設置對話框，如圖5所示，在該對話框中進行相關變量設置，如下圖所示。圖5變量設置對話框單擊【Tune/Opt】按鈕打開參數(shù)優(yōu)化對話框設置變量的取值范圍，選擇“Opti

10、mation”標簽頁。其中，“Enable/Disable”表示該變量能否被優(yōu)化，“Minimum Value”表示可以優(yōu)化的最小值 ，“Maximum Value”表示可以優(yōu)化的最大值。（7）對微帶濾波器中微帶線的變量進行取值以及優(yōu)化。（8）單擊【OK】按鈕完成設置。 這樣，一個完整的微帶低通濾波器的電路就完成了，如圖6所示。圖6完成電路參數(shù)設置的原理圖濾波器原理圖仿真（1）單擊工具欄中的仿真按鈕執(zhí)行仿真，并等待仿真結束。（2）仿真結束后，彈出顯示窗口。首先在數(shù)據(jù)窗口中添加S21參數(shù)的矩形圖，并在圖中插入標記。（3）在數(shù)據(jù)顯示窗口中添加S11參數(shù)的矩形圖，插入標記。如圖7所示，即為濾波器S21和S11參數(shù)曲線圖。圖7濾波器的S21和S11參數(shù)曲線總結通過對ADS的學習，我對濾波器的設計有了更深的認識，尤其是對具體不同類型的濾波器的工作原理以及各種濾波器器件的設計有深入了解。此外，通過對實際所要求的濾波器的設計，增加了我的的實際動手能力，通過本次ADS射頻濾波器的設計也培養(yǎng)了自己的自學能力?？偠灾ㄟ^本次的實習，受益匪淺。今