AnsoftDesigner中濾波器的設計說明Asoftdesigner中得濾波器設計功能可以實現低通、高通、帶通、帶阻濾波器得設計,實現方式可以有:微帶線、同軸線、理想集總參數電路、理想分布參數電路、含有單位元件得電路等形式。逼近函數可以選用車比雪夫函數、貝賽爾函數、橢圓函數等。這里將要介紹得就是用車比雪夫多項式逼近得微帶低通濾波器得設計,其她濾波器得設計方法可依此得出。

創建項目在as中把該項目另存為ms_lp點擊該圖標,新建一個項目打開濾波器設計工具點擊該圖標,或者從Project>insertfilterdesign…進入濾波器設計窗口設計完成后將直接在項目下建立一個頂端文件,該文件不屬于任何得父文件,為獨立設計。濾波器設計屬性(1)Passband中可選擇濾波器通帶類型。Topology中可選則濾波器得布局方式,對于低通濾波器其布局方式有:理想集總、理想分布、含有單位元件得集總、含有單位元件得分布、分支線傳輸線結構、高低阻抗線以及寬帶低通結構。我們選用高低阻抗線設計(葡萄串或者糖葫蘆式)Approximation中包含了可選用逼近函數,通常我們選用車比雪夫多項式(Chebysheve)。在Prorotype中提供了兩種設計方式:固定傳輸線得特性阻抗,設計傳輸線長度;固定傳輸線電長度,設計其特性阻抗。在實際設計中常常就是固定了傳輸線得特性阻抗進行設計。Technology中可以選擇濾波器得實現方式,對于我們得設計,有下列方式可供選擇:理想傳輸線、帶狀線、微帶線、懸置微帶線、矩形棒、中心導帶為圓棒得帶狀線和同軸線。點擊Next濾波器設計屬性(2)點擊該圖標查看濾波器平面圖點擊該圖標查看說明文檔點擊該圖標查看原理圖點擊該鍵打開軟件自帶得設計例子點擊該鍵打開以前得設計點擊該鍵改變設計中用到得單位在該選項中改變設計初始值以及設計目標在這里可以設置設計中得Q值在設計得時候往往不需要改變默認值,而直接進行設計點擊NEXT濾波器規格設置*如圖輸入規格數據。在窗口得右邊部分可以查看該數據得理論設計結果。*Order為濾波器節數;Ripple為理論帶內損耗;Fp1為帶邊頻;Source/Load,Rs為源/負載得特性阻抗值(常用50ohms);Elect、Lng為電長度;High/LowZo為高/低阻抗線特性阻抗。*注意選擇Optimizepassbandcorner該項確保設計結果最接近所需要得結果。*設計結果并不能總就是完全符合設置得要求,比如帶邊頻不能正好就是在2Ghz上,這就需要用戶在設計中調整,或者重新設定f1。點擊NEXT結構屬性設置在結構屬性設置窗口中,可以設定所選用得結構(這里就是微帶線)參數,這些參數包括:介質板得介電常數、介質板厚度、金屬導帶厚度、濾波器腔體高度以及前面設置得帶邊頻*如圖輸入數據,可見在VARIABLES中W1＝0、5004mm;W2＝10、03mm

這就是高低阻抗線得寬度,另外有一項W3＝0、3878mm為高阻線寬度,就就是說在所設計得濾波器中有兩種寬度得高阻線。*當結構屬性改變時,高低阻抗線得寬度也將隨之改變,若要得到滿足要求得寬度,可在前一步得規格設置中重新設置高低阻抗線得特性阻抗,直到滿足要求為止。點擊Next設置完成設置完成后將出現此窗口,在窗口得左部分有兩排圖標,其中左邊一排分別就是:原理圖、波形圖、平面視圖、文本說明、元件特性,元件參數(長度)、耦合線參數(本例中沒有耦合線)。查看原理圖時,右邊豎排圖標才有意義,其作用分別為:在原理圖上不顯示任何數據、顯示參數類型、顯示參數數值、顯示數值以及單位、同時顯示參數類型數值和單位。點擊“完成”把原理圖轉換成結構圖點擊該圖標把原理圖轉換成物理參數電路可從filter>export>physicalcircuit進入點擊該圖標把原理圖轉換成理想參數電路可從filter>export>physicalcircuit進入我們這里把原理圖轉換成物理電路注意,有些原理圖就是不能轉換成物理模型得,在設計時應當注意。這種情況可能發生于:1設置錯誤。在設定高/低阻抗值時,本軟件對于一個特定得結構有高阻上限和低阻下限,超過限制得設置將出現錯誤2軟件本身不支持該結構得物理模型。這就是無法根改得,對于這些模型用戶只能得到其理想結構。這時候物理模型圖標變為灰色。*錯誤設置示例錯誤提示欄在這里我們把高阻線得阻抗值設為250ohms則在結構設置窗口中將出現錯誤提示,因為此時得高阻線已經超出了該結構得上限。此時VARIABLES中顯示得變量數值就是不準確得。調整電路(1)右鍵點擊項目窗口中得電路圖標,在下拉列表中選擇Rename,把電路重命名為ms_lp。點擊該圖標,將顯示電路得平面版圖請隨時保存文件大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點調整電路(2)可見所得到得物理結構并不就是我們實際設計中得結構,因此我們要對版圖進行調整,以符合實際得電路結構。左鍵該圖標切換到平面版圖模式調整電路(3)我們先來看看電路中阻抗變換器得結構。在元件屬性中點擊Info、得Value就可以打開該元件得說明這里得D在電路中為w3＝0mm我們只要把w3設為一個合適得數值,以使高阻線得位置在低阻線位置得中間就可以了,我們令w3＝4、75mm。調整電路(4)另外,我們還要在濾波器兩端各接上一段50ohms得微帶線,以保證端口匹配。如圖選中得元件。其中阻抗變換器w1＝w1,w2＝w0＝2mm,w3＝4、75mm;50ohms線得w＝w0,p＝5mm。Circuit---designproperties---localvariable設置變量得值調整電路(5)點擊該圖標把版圖重新排列,可見更改后得結構符合實際設計要求運算,創建報告(1)左鍵該圖標進行運算左鍵該圖標繪制直角坐標系下得曲線請隨時保存文件創建報告(2)選擇SParameter,在Quantity中選擇S11和S12,Function選擇dB點擊AddTrace,Done完成。查看報告(1)曲線圖中右鍵點擊任意位置,在彈出得菜單中選則DataMarker對曲線進行標點。查看報告(2)移動指針得位置或者用鍵盤得方向鍵移動標點得位置,在需要加標點得地方,點擊鼠標,加入標點(用鍵盤得上、下方向鍵選擇曲線)最多可加入5個標點。標點得數值將在曲線圖得下方顯示。可見該設計得帶邊頻為2、16Ghz,同時還有該設計得帶外抑制、諧波以及回波情況。因為我們在前面已經對電路進行了一些修改,所得得波形與設計波形有較大偏差,帶邊頻明顯偏高。因此我們需要對電路優化和調試。查看設計參數點擊菜單中得circuit,選擇DesignProrerties,彈出圖中得屬性對話框。在Local對話框中,選擇Value,改變w1＝0、5mm,w2＝10mm,w4＝0、4mm以滿足結構參數。優化設置(1)選擇Optimization選項,把p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7設為優化變量。點擊“確定”優化設置(2)點擊該圖標彈出優化窗口點擊Add添加優化點擊Delete刪除選定得優化點擊這里添加優化函數點擊這里添加優化范圍點擊這里添加優化目標和權重所有得需要輸入得內容都可以在相應欄中直接輸入。如圖設置優化參數,點擊“確定”開始優化在項目管理窗口中右鍵點擊optimizationsetup1選擇Analyze,開始優化。請隨時保存文件查看優化結果在優化過程中,曲線將隨之變化對比優化前后得曲線圖,可見,優化后得結果也不理想,因此,有必要對設計進行手動調節參數調節(1)在元件屬性對話框中,選中p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7作為調試變量。參數調節(2)點擊該圖標,彈出下圖所示得對話框,該對話框中列出了上一步設置為可調試調試得所有變量。調節每個變量對應得滑塊位置或者直接在中間得數據欄中輸入數值,點擊對話框左部分得Tune就可以調試,調試結果將在曲線圖即時顯示。每個參量對話框中得上下數據欄里得數據分別為調試得上下限。可在元件屬性列表里改變,也可以在這里改變,這里改變得數值將不改變元件屬性列表里得上下限。調試結果調試后得參數為:P1＝3、3mm,p2＝4、1mm,p3＝12、1mm,p4＝6、2mm,p5＝12、6mm,p6＝6、7mm,p7＝12、9mm注意,調試結果因人而異,沒有準確得標準經過調試以后,仿真波形滿足設計要求。請隨時保存文件查看數據打開Circuit>DesignProperties…可打元件屬性列表,可查看最終得元件參數值。同軸低通濾波器得設計

濾波器指標:

f0＝2GHZIL<=0、1dBf1＝3GHZ時抑制達到-50dB

同軸線外徑8、8mm,使用圓形外導體高阻線內徑0、5mm低阻線內徑7、8mm

絕緣套筒厚度0、5mm,介電常數2、1

注意事項用Designer設計高低阻抗線低通濾波器時,最終得設計結果總就是以第一段為串聯電感(高阻線)得形式實現,而實際中我們要求得往往就是第一段為并聯電容(低阻線)得形式,因此在設計轉換成電路原理圖之前,我們要對設計進行一些改變,把串聯電感等效成并聯電容,并聯電容等效成串聯電感。轉換時,高、低阻抗線得特性阻抗值都會改變,結果不滿足我們對高、低阻線得特性阻抗要求。為了得到需要得特性阻抗,我們要根據變換以后得特性阻抗值反推初始阻抗值。具體得操作將在下面進行。低通示例同軸高低阻抗線示例建立新設計如圖選擇濾波器類型APPCAD計算特性阻抗可見高低阻抗線得特性阻抗分別為172Ω、5Ω。濾波器規格設置注意選中“Optimizepassbandcorne”如圖設置濾波器規格,其中fp1設為2GHZ。在對話框得右半部分可以看出大致波形,可見用13節低通可以滿足要求。濾波器屬性介電常數為一,同軸線內徑為8、8mm高、低阻抗轉換點擊工具欄中得“dualcircuit”,轉換高低阻抗比較轉換后得阻抗雙擊轉換后得元件,可以看到轉換后得每個元件數值,經過比較可得