ADS设计实验教程

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1、实验一微波滤波器的设计制作与调试（一）实验目的¢了解微波滤波电路的原理及设计方法。¢学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。¢掌握微带滤波器的制作及调试方法。（二）实验内容¢使用ADS软件设计一个微带带通滤波器，并对其参数进行优化、仿真。¢根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。¢对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。（三）微带滤波器的技术指标¢通带边界频率与通带内衰减、起伏¢阻带边界频率与阻带衰减¢通带的输入电压驻波比¢通带内相移与群时延¢寄生通带（三）微带滤波器的技术指标（续）¢前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的

2、性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)。¢输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。¢群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为dΥ/df，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真。¢寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带内出现寄生通带。（四）ADS软件的使用¢本节内容是介绍使用ADS软件设计微带带通滤波器的方法：包括原理图绘制，电路参数的优化、仿真，版图的仿真等。¢下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使用方法。ADS软件的启动¢启动ADS进入如下界面创建新的工程文件¢点击File->NewP

3、roject设置工程文件名称（本例中为Filter）及存储路径¢点击LengthUnit设置长度单位为毫米创建新的工程文件（续）¢工程文件创建完毕后主窗口变为下图创建新的工程文件（续）¢同时原理图设计窗口打开微带滤波器的设计¢平行耦合线带通滤波器的设计¢下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线节长度约为四分之一波长(对中心频率而言)，构成谐振电路。我们以这种结构的滤波器为例，介绍一下设计的过程。等效电路微带滤波器的设计（续）¢设计指标：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.8GHz以

4、下及3.3GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。¢在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线的形状上。S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，并且影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。生成滤波器的原理图¢在原理图设计窗口中选择微带电路的工具栏¢窗口左侧的工具栏变为右图所示¢在工具栏中点击选择耦合线Mcfil并在右侧的绘图区放置¢选择微带线M

5、LIN以及控件MSUB分别放置在绘图区中¢选择画线工具将电路连接好，连接方式见下页图生成滤波器的原理图（续）设置微带电路的基本参数¢上页图中五个Mcfil表示滤波器的五个耦合线节，两个MLIN表示滤波器两端的引出线¢双击图上的控件MSUB设置微带线参数¢H:基板厚度(0.8mm)¢Er:基板相对介电常数(4.3)¢Mur:磁导率(1)¢Cond:金属电导率(5.88E+7)¢Hu:封装高度(1.0e+33mm)¢T:金属层厚度(0.03mm)¢TanD:损耗角正切(1e-4)¢Roungh:表面粗糙度(0mm)设置微带电路的基本参数（续）¢修改微带线参数窗口(左图)

6、，也可以点击MSUB下面的文字直接进行修改(右图)，但要注意数字与单位之间有一个空格.微带线计算工具¢滤波器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽度W可由微带线计算工具得到，具体方法是点击菜单栏Tools->LineCalc->StartLinecalc，出现一个新的窗口(如下页图)。¢在窗口的SubstrateParameters栏中填入与MSUB中相同的微带线参数。¢在CpmpnetParameters填入中心频率(本例中为3.05GHz)。¢Physical栏中的W和L分别表示微带线的宽和长。¢Electrical栏中的Z0和E_Eff分别表示微带线

7、的特性阻抗和相位延迟。¢点击Synthesize和Analyze栏中的箭头，可以进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算。¢填入50Ohm和90deg可以算出微带线的线宽1.52mm和长度13.63mm(四分之一波长)。17微带线计算工具（续）微带线计算工具（续）¢另外打开的一个窗口显示当前运算状态以及错误信息。设置微带器件的参数¢双击两边的引出线TL1、TL2，分别将其宽与长设为1.52mm和2.5mm(其中线长只是暂定，以后制作版图时还会修改)。¢平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以五个耦合线节中，第1、5及2、4节微带线长L、宽W和缝隙S的尺寸是相同的。耦