射频分布参数滤波器的仿真

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1、实验4分布参数滤波器的仿真实验目的：通过仿真理解和掌握微带滤波器的实现方法。实验原理：1．理查德（Richards）变换通过理查德（Richards）变换，可以将集总元器件的电感和电容用一段终端短路或终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元器件到分布参数元器件的变换。2．科洛达（Kuroda）规则科洛达（Kuroda）规则是利用附加的传输线段，得到在实际上更容易实现的滤波器。例如，利用科洛达规则即可以将串联短截线变换为并联短截线，又可以将短截线在物理上分开。在科洛达规则中附加的传输线段称为单位元器

2、件，单位元器件是一段传输线，当f=f0时这段传输线长为 。3．设计步骤：1.根据设计要求选择归一化滤波器参数2.用λ/8传输线替换电感和电容3.根据Kuroda规则将串联短线变换为并联短线4.反归一化并选择等效微带线实验内容：1.设计一个微带短截线低通滤波器，该滤波器的截止频率为4GHz，通带内波纹为3dB，滤波器采用3阶，系统阻抗为50Ω。实验步骤：微带短截线低通滤波器设计举例下面设计一个微带短截线低通滤波器，该滤波器的截止频率为4GHz，通带内波纹为3dB，滤波器采用3阶，系统阻抗为50Ω。设计微带短截线低通滤波器的步骤如下。（1）滤波器为3阶、带内波纹为3

3、dB的切比雪夫低通滤波器原型的元器件值为集总参数低通原型电路如图11.29所示。（2）利用理查德变换，将集总元器件变换成短截线，如图11.30（a）所示，图中短截线的特性阻抗为归一化值。（3）增添单位元器件，然后利用科洛达规则将串联短截线变换为并联短截线，如图11.30（b）所示，图中短截线的特性阻抗为归一化值。（4）与图11.29对应的微带短截线滤波电路如图11.30（c）所示，图11.30（c）中归一化特性阻抗已经变换到实际特性阻抗。图11.29 集总参数低通原型电路图11.30（a） 集总元器件变换成短截线的低通电路图11.30（c）微带短截线低通滤波电路

4、ADS仿真步骤：1．创建原理图2．利用ADS的工具tools完成对微带线的计算下面利用ADS软件提供的计算工具tools，完成对微带短截线尺寸的计算。（1）设置微带线参数。在原理图的元器件面板列表上，选择微带线【TLines-Microstrip】，元器件面板上出现与微带线对应的元器件图标。在微带线元器件面板上，选择MSUB插入到原理图的画图区，在画图区中双击MSub，弹出【MicrostripSubstrate】设置对话框，在【MicrostripSubstrate】对话框中对微带线参数设置如下。H=2mm，表示微带线基板的厚度为2mm。Er=2.3，表示微带

5、线基板的相对介电常数为2.3。Mur=1，表示微带线的相对磁导率为1。Cond=4.1E+7，表示微带线导体的电导率为4.1E+7。Hu=1.0e+033mm，表示微带线的封装高度为1.0e+033mm。T=0.05mm，表示微带线的导体层厚度为0.05mm。TanD=0.0003，表示微带线的损耗角正切为0.0003。Rough=0mm，表示微带线表面粗糙度为0mm。完成设置的微带线MSUB控件如图11.33所示。图11.33 微带线参数设置（2）在微带线元器件面板上，选择微带线MLIN，插入到原理图的画图区。（3）在画图区中选中微带线MLIN，然后选择【to

6、ols】菜单→【LineCalc】→【SendSelectedComponentToLineCalc】命令，弹出【LineCalc】计算窗口，【LineCalc】计算窗口如图11.34所示。图11.34 微带线尺寸计算窗口在图11.34中，【LineCalc】计算窗口SubstrateParameters栏内的微带线参数已经赋值，微带线参数的赋值与图11.33的赋值一致。（4）在【LineCalc】计算窗口，设置如下。将频率Freq设置为4GHz。将微带线的特性阻抗设置为217.5Ω。将微带线的长度相移设置为45°。上述设置完成后，单击【LineCalc】计算窗

7、口中的Synthesize按钮，在【LineCalc】窗口中显示出计算结果如下。W=0.0796mm，表示微带线的宽度为0.0796mm。L=7.268mm，表示微带线的长度为7.268mm。（5）在【LineCalc】计算窗口，继续计算。将频率Freq设置为4GHz。将微带线的特性阻抗设置为50Ω。上述设置完成后，单击【LineCalc】计算窗口中的Synthesize按钮，在【LineCalc】窗口中显示出计算结果如下。W=5.974mm，表示微带线的宽度为5.974mm。（6）在原理图画图区中，计算终端开路的微带线MLOC。选择【tools】菜单→【Lin

8、eCalc】→【Star