实验微带滤波设计与仿真

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1、实验二、微带滤波器设计一、实验目的：1、学习滤波器设计原理；2、学习利用ADS进行滤波器仿真设计。二、实验原理：滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内频率信号呈现匹配传输，对阻带的频率信号失配而进行反射衰减，从而实现信号频谱过滤功能。滤波器分为低通、高通、带通和带阻四种类型，镜像参量法和插入损耗法是设计集总元件滤波器的常用方法。对于微波应用，这种设计必须变更到由传输线组成的分布器件上。Richard变换和Kuroda恒等关系提供了这个手段。三、实验内容：1、利用ADS提供的设计向导快速设计一个低通滤波器，其指标要求如下：⑴具有最平坦的相应，通

2、带内纹波系数小于2，⑵通带截止频率fp=4GHz，⑶阻带截止频率fs=8GHz处的插入损耗必须大于15dB，⑷输入输出阻抗为50Ω。2、微带线工作原理微带线是目前比较流行的平面传输线，它可以利用光绘来加工，并且容易与其它无源和有源的微波器件集成，微带线是准TEM模式，它的相速、传播常数和特性阻抗可以由静态或准静态解获得。接地板（铜，鋁）导体带条（良导体构成，宽约1毫米）介质基片（固体介质）四、设计步骤：1、在主窗口菜单栏新建工程Step_Filter.2、在Step_Filter工程中建一个名为Filter_micro_lpf的原理图。3、执行菜单命令[D

3、esignGuide]→[Filter],弹出如下图所示的滤波器选择对话框。4、选择“FilterControlwindow”，单击OK,得如下图滤波器设计窗口。滤波器设计助手仿真助手分析助手5、单击工具栏中图标，在原理图元件面板中有“FilterDG-ALL”,如下图。得滤波器向导中的各种模型。6、在“FilterDG-ALL”元件面板中选择一个双端口低通滤波器模型（Low-passfilterDT），这时系统弹出一个提示对话框，如图。7、单击OK,并将选择的双端口低通滤波器添加到原理图中。8、重新回到开始的设计向导中，然后打开“FilterAssist

4、ant”标签页，可以看到如下带有滤波器参数设置和滤波器幅频参数设置的窗口。对应的仿真滤波器名纹波系数阻带损耗相应类型幅频特性曲线阻带截止频率通带截止频率首元件连接类型9、选择滤波器类型。选择MaximallyFlat.10、在滤波器向导中输入设计参数，单击【Redraw],即可得到一个巴特沃斯相应曲线。12、所有参数设置完成后，单击【Design]按钮，系统自动设计一个集总参数滤波器。13、返回原理图窗口中，双击滤波器模型，查看滤波器的参数。14、单击ComponentOptions按钮，设置滤波器参数显示对话框。15、勾选所有按钮，得到如图显示参数。16

5、、查看模型中的具体电路，选择该模型，单击图标。得如图所示设计的子电路。17、设置好滤波器相应参数后，在滤波器向导中选择“SimulationAssistant”标签页。修改滤波器仿真设置如图。18、单击【Simulate]按钮，开始仿真，这样一个集总参数滤波器设计完成，但由于频率高，不宜采用集总参数元件，需要将其转换为分布电路器件，这样采用Richards变换和Kuroda等效来实现。集总参数滤波器转换为微带滤波器Richands变换是将一段开路或短路传输线等效为分布的电感或电容元器件的理论。即将串联电感等效为一段短路截线，将并联电容等效为一段并联开路截线

6、。但实际的微带线电路设计中串联短路短截线是无法实现的。Kuroda等效给出了并联开路截线和一段传输线与串联短截线和一段传输线两种电路之间的一种转换方法。1、Kuroda等效设计滤波器步骤用Kuroda等效设计滤波器大体分以下几步骤：⑴根据Richards规则将集总参数的串联电感和并联电容变换成短路短截线和开路短截线。⑵Kuroda等效通过加入相应的微带传输线把串联短截线变换为并联短截线。⑶选择微带线参数（厚度、介电常数及介质损耗等）根据计算的特性阻抗确定各部分微带线段尺寸，然后进行电路仿真。2、LC滤波器到微带滤波器转换过程⑴单击滤波器设计向导中的图标，打

7、开滤波器转换助手对话框，如图。⑵选择”LCtoTline”选项，单击集总参数器件，将会出现如图窗口。⑶单击，然后单击【AddAll]按钮，添加原理图中的L1和L2。单击【Transform]按钮把电感传唤成短路串联传输线。⑷单击图标返回，单击并联电容，出现电容转换窗口。⑸最后得到如图的短截线转换电路⑹单击图标返回到滤波器转换助手对话框，选中“TlinetoTline(kurode)”开始进行kuroda转换。⑺单击”AddTransmissionLines“中的【BeforeNetwork]按钮在输入端口添加一个单元器件。同样单击【AfterNetwork

8、】按钮添加输出端的一个单元器件。添加后的电路如图。⑻在滤波器转换助