1、課程設計報告題 目：基于ADS的微帶濾波器設計姓 名： 學 號： 班 級： 電子101專 業(yè)： 電子信息工程指導老師： 提交時間： 2014-01-051.緒論我們利用微波濾波器只讓頻率正確的的信號通過阻礙頻率不同的信號的特性來區(qū)分信號。濾波器的性能對微波電路系統(tǒng)的性能指標有很大的影響，因此設計微波電路系統(tǒng)時設計出具有高性能的濾波器很重要。微帶電路在微波電路系統(tǒng)應用廣泛路。具有個體，質(zhì)量輕、頻帶分布寬等特點，其中用微帶做濾波器是其主要應用之一，微帶濾波器當中最基本的濾波器是微帶低通濾波器，而別的濾波器可以通過低通濾波器為原型轉(zhuǎn)化過來。其中最大平坦濾波器和切比雪夫濾波器是兩種常用的低通濾波器的原

2、型。因此本節(jié)將重點研究如何 設計并優(yōu)化微帶濾波器1.1 微帶濾波器簡介濾波器是一個的二端口網(wǎng)絡，對頻率適合的信號進行傳輸，對頻率不匹配的信號進行發(fā)射衰減，從而實現(xiàn)信號頻譜過濾。典型的頻率響應包括低通、高通、帶通、帶阻衰減。如圖1-1所示. 還可以從不同角度對濾波器進行分類：(1)按功能分，低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器，帶阻濾波器，可調(diào)濾波器。(2)按用的元件分，集總參數(shù)濾波器，分布參數(shù)濾波器，無源濾波器，有源濾波器，晶體濾波器，聲表面波濾波器，等。1.2微帶濾波器的主要參數(shù)（1）中心頻率：一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2為帶通或帶阻濾波器左、右相對下降1dB或3dB邊頻點。窄帶

3、濾波器常以插損最小點為中心頻率計算通帶帶寬。（2）截止頻率：指低通濾波器的通帶右邊頻點及高通濾波器的通帶左邊頻點。通常以1dB或3dB相對損耗點來標準定義。（3）通帶帶寬：指需要通過的頻譜寬度，BWxdB=（f2-f1）。f1、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準，下降X（dB）處對應的左、右邊頻點。通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征濾波器通帶帶寬參數(shù)。分數(shù)帶寬=BW3dB/f0×100%，（4）紋波：指1dB或3dB帶寬（截止頻率）范圍內(nèi)，插損隨頻率在損耗均值曲線基礎上波動的峰-峰值。（5）帶內(nèi)波動：通帶內(nèi)插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內(nèi)的

4、帶內(nèi)波動是1dB。（6）帶內(nèi)駐波比：衡量濾波器通帶內(nèi)信號是否良好匹配傳輸?shù)囊豁椫匾笜恕＠硐肫ヅ銿SWR=1：1，失配時VSWR1。對于一個實際的濾波器而言，滿足VSWR1.5：1的帶寬一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例與濾波器階數(shù)和插損相關。（7）回波損耗：端口信號輸入功率與反射功率之比的分貝（dB）數(shù)，也等于|20Log10|，為電壓反射系數(shù)。輸入功率被端口全部吸收時回波損耗為無窮大。（8）阻帶抑制度：衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標。該指標越高說明對帶外干擾信號抑制的越好。2. ADS2.1 ADS簡介 ADS 全名Advanced Design System，由安捷倫推

5、出，是當今業(yè)界最流行的微波射頻電路、通信系統(tǒng)、RFIC設計軟件；也是國內(nèi)高校、科研院所使用最多的軟件。可以實現(xiàn)包括時域和頻域、數(shù)字與模擬、線性與非線性、噪聲等多種仿真分析。并進行成品率分析與優(yōu)化，提升了電路的設計效率，是一款好用的的微波射頻電路、系統(tǒng)信號鏈路的設計工具。2.2 ADS的仿真功能ADS有著非常強大的仿真能力，可以進直交流仿真，s參數(shù)仿真，諧波平衡增益壓縮電路包絡預算電磁仿真等，這些仿真可以進行現(xiàn)行非線性仿真，電路仿真，頻域時域仿真等。1線性分析線性分析可以對線性非線性電路進行線性分析，主要是對頻域、小信號電路進行仿真分析。2高頻spice瞬態(tài)分析高頻spice瞬態(tài)分析分析電路的瞬

6、間響應屬于時域仿真分析。3電路包絡分析電路包絡分析可以將高頻調(diào)制信號分解為時域和頻域兩個部分進行處理。4諧波平衡和增益壓縮分析諧波平衡和增益壓縮分析是頻域打信號非線性穩(wěn)態(tài)電路的仿真分析方法。3. 基于ADS的微帶濾波器設計3.1微帶濾波器的設計要求本小節(jié)設計一個微帶低通濾波器，濾波器的指標如下： 輸入、輸出阻抗為50歐姆; 截止頻率為3Ghz；紋波為0.5dB; 4.5Ghz時損耗不小于25 dB; Vp=0.6C。3.2 濾波器的仿真設計 新建工程，選擇【File】【New Project】，系統(tǒng)出現(xiàn)新建工程對話框。在name欄中輸入工程名，并在Project Technology File

7、s欄中選擇ADS Standard：Length unitmillimet，默認單位為mm，如圖2所示。單擊ok，完成新建工程，此時原理圖設計窗口會自動打開。圖1 點擊ok后顯示如圖3所示。其中有三種方式供選擇，我們此次不需要此種方法，故點擊cancel，直接取消。圖2由于ADS軟件自帶許多功能，其中包括濾波器設計向?qū)АＮ覀兛梢酝ㄟ^其直接完成該課題的設計。點擊DesignGuide，在下拉框中選擇Filter選項，在彈出的對話框中選擇第一項，既Filter Control Window，彈出濾波器設計向?qū)?圖3點擊工具欄中最右邊的，彈出Filter DGAll，或者直接在元件庫中選擇Filte

8、r DGAll進入即可，我們設計的是低通濾波器，既選擇即可，將選中后可雙擊編輯各種技術要求。或從新進入濾波器再的設計向?qū)е羞x擇Filter Assistant，從中編輯各個技術要求。（圖5）。 圖4 在Filter Assistant中選擇Design，既完成了集成器件的低通濾波器。然后選擇Simulation Assistant中設置頻率，然后點擊仿真。觀測S21仿真圖。如圖。圖5 由圖可知，設計可以滿足該課題的技術要求。故只需將其通過Richards轉(zhuǎn)換變?yōu)闊o源器件即可。3.3 Richards轉(zhuǎn)換 Richards轉(zhuǎn)換是將一段開路或短路傳輸線等效分布的電感或電容元器件的理論，即將串聯(lián)電感

9、等效為一段短路短截線，將并聯(lián)電容等效為一段并聯(lián)短截線。但實際的微帶電路設計中串聯(lián)短路短截線是無法實現(xiàn)的。Kuroda等效給出了并聯(lián)短截線和一段傳輸線與及串聯(lián)短截線和一段傳輸線兩種電路之間的一種轉(zhuǎn)換方法。在濾波器向?qū)υ捒蛑羞x擇按鈕，彈出Transformation Assistant對話框，直接選擇“LC to Microstrip”選項，單擊集總器件選中串聯(lián)電感，將會出現(xiàn)圖7所示的電感轉(zhuǎn)換界面。 圖 6將串聯(lián)電感轉(zhuǎn)換成125 Ohm的高阻抗微帶線，其中h=30 mil，Er=3同理將并聯(lián)電容C進行轉(zhuǎn)換。 將并聯(lián)電容轉(zhuǎn)換為25 Ohm的低阻抗微帶線，從而實現(xiàn)高低阻抗實現(xiàn)低通濾波器。轉(zhuǎn)換完成后，

10、點擊，結(jié)果圖如下。3.4 分布元件仿真首先選擇，在其中找到兩個端口并放置在圖中連線接地，再添加仿真模型，雙擊，設置不僅頻率，如下圖連接好的電路如下： 點擊工具欄的進行仿真，結(jié)果圖如下：對比兩次結(jié)果圖與課設要求可知滿足要求。3.5 制版圖在ADS制版圖中，需要將兩個端口失效，故點擊窗口上的，再點擊Term，使其失效。然后執(zhí)行Layout Generate/Update Layout，將彈出 Generate/Update Layout 對話框，如下圖，我們選擇默認設置。 完成后版圖如下版圖生成后對微帶和基板的參數(shù)進行設置，執(zhí)行Momentum Substrate Create/Modify，將基

11、板進行如下設置。配置完成后，仿真結(jié)果如下。4心得體會四個星期的課程設計終于完了，此次的課程設計讓我感觸很多，不僅僅是知識上的學習和掌握，同時也讓我明白了很多做人的道理。在開始階段，老師讓我們了解一些基本知識，當自己照著學習指導上的內(nèi)容完成了一個課題時那種心情很棒，在后面的時間里老師讓我們自己設計一個課程項目時，我覺得自己沒有盡自己的最大努力去設計課程項目，很多時候自己去玩了。如果時間可以重來，我可能會認真的去學習和研究，我相信無論是誰看到自己做出的成果時心里一定會很興奮。此次實驗讓我明白了一個很深刻的道理：團隊精神固然很重要，但是人往往還是要靠自己的努力，自己親身去經(jīng)歷，學到的東西才會更多。盡管如此，這四周的時間里我還是學到了很多知識，我所做的課題是基于ADS的低通濾波器設計。通過這些我了解了基本的ADC應用，對電子設計的過程有了初步的了解，同時也學會了一些ADC軟件仿真方法，這些對我將來的學習和工作都有很大的幫助。這次課程設計是一個理論與實踐結(jié)合的過程，讓我明白理論知識往往是不夠的，只有把所學的理論與實際行動相結(jié)合，才會提高自己的綜合實際能力和獨立思考能力。在設計的過程中我們都會遇到很多的問題，但往往是一個小問題都會導致實驗的失敗，這就要我們花大量的時間去思索和改正，這是一個