3--微带低通滤波器ADS2011仿真实验.pdf

微带低通滤波器 ADS 仿真实验1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2具体指标1.具有最平坦响应2.截止频率GHzc5.23.在处的插入损耗必须大于 20dBGHz44.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50抗为 20，采用的基片参数为，铜导体的厚度为02.0tan,2.4,58.1rmmdmmt035.03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l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，6.015.241|cww6.0)1|(|cwwLA next-在 workspace name 中写入工程名称StepFilter_wrk-点击 finish2.在 StepFilter_wrk 工程里创建原理图在 folder view 中选中你建立的工程，右键点击 New Schematic,然后 ok。3.画微带线原理图在红框处打入 MLIN 回车，软件就会自动帮你找到微带线元器件（后面的元器件均如此添加），画好的原理图如图 1.3图 1.34.电路参数的设置添加器件 MSUB，双击 MSUB，添加参数如图 1.4图 1.4打开 tool-LineCalc-Start LineCalc,计算各个微带先的长（l）和宽（w），在substrate parameters 窗口设置介质的参数，如图 1.5，参数值根据前面 MSUB 控件填写图 1.5在 Component Parameters 里填入微带线工作频率 2.5GHz，如图 1.6图 1.6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 li 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“Instance Name”文本框中输入变量的名称，“Variable Value”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，“Minimum Value”表示可优化的最小值，“Maximum Value”表示可优化的最大值，如图 1.8，1.9图 1.8图 1.9接着添加 S-PARAM ETERS,，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。5.参数优化添加 OPTM 优化控件，将 Optimization 设置为 Random，并且“Number of Iterations”设置为 500，单机 ok。如图 2.0图 2.0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图 2.1Goal 中“freq”需要自己添加，双击 goal-edit-freq-ok,然后写入 freq min 和 freq max。三个目标设置如图 2.2，2.3，2.4图 2.2图 2.3图 2.4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（02.5GHz）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你的原理图上。6.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Layoutok-ok,版图生成后，添加 substrate 基板点击 cond 设置基片如图 2.7图 2.7然后设置介质，如图 2.8图 2.8材料的基本参数如图 2.9 和 3.0图 2.9图 3.0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，如图3.1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（02.5GHz）插入损耗小于 2.922dB，在 45GHz 之间小于20dB，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。