软件实验三分布参数滤波器

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1、软件实验三分布参数滤波器一、实验目的1、通过本次实验，我们需要熟悉微带线电路和带状线电路的仿真过程和注意事项，理解微带线、带状线的特性和各种参数指标，熟悉微带线、带状线等各种分布参数元件的使用。2、熟悉MWO2003的各种基本操作和MWO2003的优化和Tune等工具。3、需要熟练掌握MWO提供TXLine的使用方法和技巧。二、实验原理在射频、微波电路中，由于工作的频率都很高，因而分立元件的寄生参数效应就变得非常明显，这时，一般使用分布参数元件来代替分立元件，以微带线和带状线最为常用。微带线滤波器的设计与分立元件滤波器类似。使用微带线来代替电感和电容元件，采取串并级连实现。由于微带线特性阻抗

2、与线宽相关，可通过改变线宽，使其实现电阻、电容、串联谐振或并联谐振的作用，从而实现不同功能的滤波器。微带线有两个参数：线长和线宽。特性阻抗与线宽相关，而与线长无关。考虑实际做板的尺寸大小，我们应先确定线长，然后寻找合适的线宽，来满足要求。本次实验选择线长为八分之一波长。然后将线宽赋予变量，利用Optimize，寻找最合适的线宽。三、实验步骤1，确定仿真设计的目标。2，新建工程文件并保存。将设计要求写入DesignNote。3，设置工程总体属性。GlobalUnits修改频率为GHz，FrequencyValues设置频率范围0～6GHz，步长0.1GHz。其它以及元件数值的单位均采用默认值。

3、注意：Project的各种属性只能在此修改，而不可以在原理图中改动。4，新建电路原理图文件。然后按照实验指导书P71图1放置元器件，并添加变量、设置变量属性以及取值范围。注意：a，滤波器的电路原理图是对称的。b，必须放置一个MSUB元器件，以仿真实际制板中的基底，这是使用微带线/带状线所必不可少的。c，本实验变量取值范围一定要设定，因为在MWO中，线宽W与电路板介质的厚度H的比值有一定范围：0.05

4、a，这两段输入/输出匹配微带线是必需的，用来实现上下级连接电路之间的阻抗匹配，使信号功率有高的传输效率。b，TXLine中的各种参数必须与原理图中MSUB的各种相应的参数相同，表示计算出来的数值是在此板材参数条件下的值。6，添加图形输出窗口，使用矩形窗。然后添加测量参数S21、S11。注意单位dB复选框应勾上。7，添加优化目标。8，开始优化。得到仿真波形。9，调整，以满足优化目标。四、仿真内容与结果讨论1、设计一个分布参数低通滤波器，使用微带线电路或者带状线电路实现。要求截止频率为3GHz，通带内增益大于-5dB，阻带内4.5GHz以上增益小于-50dB。通带内反射系数要求小于-25dB。仿

5、真目标：分布参数低通滤波器，截止频率3GHz。通带0～3GHz内，S21>-5dB；阻带4.5GHz以上，S21<-50dB。通带内S11<-25dB。仿真结果：使用TXLine计算出前后两段微带线的线长线宽，如图1所示。将线宽W＝0.31071赋予这两段微带线，并令其线长为1.5mm。然后将八分之一线长L＝9.1737赋予中间九段线的线长。经过多次优化，Random（Local）、Pointer-RobustOptimization后，仿真波形较为理想，如图2所示。Cost＝0.194736。其中，W1＝0.19931，W2＝0.50185，W3＝0.5157，W4＝0.12202，W5＝

6、0.1083。图1TXLine计算结果图2分布参数低通滤波器仿真波形图2、设计一个分布参数低通滤波器，使用微带线电路或者带状线电路实现。要求截止频率为3.5GHz，通带内增益大于－5dB，阻带内5GHz以上增益小于-60dB。通带内反射系数要求小于-30dB。仿真目标：分布参数低通滤波器，截止频率3.5GHz。通带0～3.5GHz内，S21>-5dB；阻带5GHz以上，S21<-60dB。通带内S11<-30dB。仿真结果：电路原理图与1完全相同。只修改相应的优化目标。经过多次优化，Random（Local）、Pointer-RobustOptimization后，仿真波形较为理想，如图3所

7、示。Cost＝1.15134。其中，W1＝0.11181，W2＝0.38461，W3＝0.43374，W4＝0.14607，W5＝0.11817。结果分析：多次仿真，Cost均大于1；从图上的Marker可看到这一点。原因来自于仿真目标：阻带内5GHz以上S21<-60dB，与㈠相比，要求要严格得多。图3分布参数低通滤波器（实验作业）仿真波形图3、使用TXLine工具计算微带线εr＝2.55，t/h=0.01