带通滤波器的ansoft优化设计

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1、带通滤波器的Ansoft优化设计--------微波固态电路及其CAD课程学习一.滤波器的设计理论滤波器分为低通/带通/高通/带阻四种,现代滤波器理论在三四十年代趋完善，但设计时数字计算繁琐。四十年代中期后，电子计算机帮助人们完成了大量的常用滤波器特性的计算，并把结果制成通用的设计图表，从而简化了设计过程，使综合法得到普及.在滤波器综合设计法中，通常先综合设计低通原型滤波器，然后再由低通原型滤波器借助频率变换原理，通过网络转换得到所需的高通，带通，带阻滤波器。这些在相关书籍中有详细分析.二.滤波器电路优化设计1.目标学习AnsoftSerenade软件优化设计电路的一般过程

2、和操作，优化设计带通滤波器，要求为：通带：46—52MHz带外抑制:频带两端(±f0×15%,f0为中心频率)处带外抑制到-45dB,频带两端(±f0×30%,f0为中心频率)处及带外抑制到-50dB,通带平坦：小于±0.5dB插损：小于5dB输入输出电阻：502.优化过程2.1方法一利用Ansoft软件工具内的滤波器设计工具设计，只要按软件要求逐步输入滤波器种类和指标等进行设计优化。2.2方法二使用软件的一般的优化方法，即通过建立原理图，仿真和优化。由于这种方法对于Ansoftserenede的学习比较全面，所以这也是本次设计采用的方法。并且在设计中根据预先的粗略设计计算

3、，选择合适的滤波器形式和阶数，直接输入完整的5阶滤波器原理图。并且注意到元件初值对于优化过程和结果的重要影响，对于初值也预先作了一些计算。整个设计优化过程如下：(一)建立电路原理图1.新建Project启动SerenadeDesktop，在Project目录中建立新的工程，取名为filter，选取仿真类型为Harmonic电路仿真。2.编辑原理图文件1.原理图编辑过程介绍在界面上，最上方为工具栏，下面是丰富的工具栏，左边是工程目录，右下边是原理图编辑工作区。所有的命令和元器件调用等操作都可在菜单选择，工具栏提供的是常用元件的访问和命令的快捷方式。元件的分类选择在Parts菜

4、单中。利用工具栏选择时，鼠标在上面停留可以获得帮助信息。双击工具栏可以将原件直接调入原理图，需要旋转按键盘的“R”键。元件放置后自动弹出参数表，其中“﹡req﹡”必须输入元件初值，其余可以用缺省值。相关参数含义也可以在“info”按钮中得到帮助信息。需要注意的是元件值的单位，参数中元件值与单位间不能有空格，大小写不区分，如图为电容的参数设置：连线：鼠标左键拖动元件直接连接端头，或者在编辑区单机右键选择连线命令。选中：单击元件则单选，按Shift键可多选。复制：按住Ctrl键拖动元件复制。删除：选中元件后按Del。改变参数设置：双击元件。（二）电路仿真电路的仿真需要三个基本的

5、部分，即电路原理图，频率控制模块和电路端口。另外还有基板定义等选项一般也需要设置。在原理图编辑完成后，设置电路的输入输出端口，所在菜单为：Parts＞Shematicconnectors＞Macrowaveports生成端口，设置参数，输入输出均为50欧姆。频率模块的设置决定电路的仿真频率范围和频率间隔以及点数等：Parts＞Controlblocks＞Linearfrequency调出频率模块，根据实际电路设置为10MHz150MHz50KHz，如图：建立的完整的电路原理图如下图所示：电路仿真菜单选择Analysis＞Analysis，也可以用快捷键F10。仿真后观察结果

6、选择Report＞Reporteditor，调出仿真报告，如图：从其中选择显示的格式和内容，例如本次设计在输入元件初值仿真后得到结果如下图所示：在图形显示区单击右键可以调出菜单改变线形，颜色，背景，刻度等，还可以选择放大或缩小部分区域，细致观察曲线的刻度值是否达标。可以发现，滤波器在带内波动和带外抑制等方面都不能满足指标要求，需要进一步优化。（三）优化设计1.设置优化目标：从菜单Parts＞controlblocks＞linearoptimizationinfo调出优化目标对话框，如图：根据指标要求设置为：frangel41.6MHz56.35MHzgoals1ms210.

7、01dbGTW=10frange234.3MHz63.7MHzgoals1ms21-60dbLT其中：LT表是小于，GT表示大于，W＝10用来对优化目标进行加权，即优先保证通带内性能。2.设置优化变量在需要优化的变量值两边加“？”，例如“？10pf？”，还可以指定变化范围，例如“？1pf10pf100pf？”。3.进行优化选择菜单Analysis＞optimization调出优化设置框，设置优化方式，迭代运算次数等，单击optimization按钮进行优化。优化设置报告框如下图：从优化框输出的结果信息中可以看到元件