ads2008巴特沃斯低通滤波器的设计

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1、微波CAD课程设计巴特沃斯低通滤波器设计[摘要]：本论文主要介绍了仿真软件ADS的运用，然后根据滤波器设计的数学理论模型，运用仿真软件ADS进行低通滤波器的设计仿真，主要介绍了巴特沃斯低通滤波器的设计方法，并将集总参数转换为分布参数Richards变换,利用双口网络演变而来的单位元件矩阵,论述了传输线结构之间的相互变换规则，即Kuroda规则。以及微带线滤波器的设计，同时借助ADS软件对所涉及的低通滤波器进行了仿真和优化，最终得到比较理想的滤波器。[关键字]：低通滤波器,巴特沃斯,微带滤波器,ADS.第

2、14页共14页微波CAD课程设计目录1绪论11.1巴特沃斯滤波器的概述11.2课程设计的意义11.3课程设计的目的12设计方案22.1设计要求22.2方案选择22.3Richards变换原理22.4Kuroda恒等式变换33滤波器的设计与仿真43.1设计过程43.1.1创建工程43.1.2滤波器设计向导工具的使用43.1.3集总参数滤波器转换为微带滤波器53.1.4kuroda等效后仿真83.2原理图优化与仿真93.3版图生成与仿真104总结13参考文献14第14页共14页微波CAD课程设计1绪论1.1

3、巴特沃斯滤波器的概述巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯（StephenButterworth）在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波特图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。一阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频6分贝，每十倍频20分贝。二阶巴特

4、沃斯滤波器的衰减率为每倍频12分贝、三阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频18分贝、如此类推。巴特沃斯滤波器的振幅对角频率单调下降，并且也是唯一的无论阶数，振幅对角频率曲线都保持同样的形状的滤波器。只不过滤波器阶数越高，在阻频带振幅衰减速度越快。其他滤波器高阶的振幅对角频率图和低级数的振幅对角频率有不同的形状。根据电路理论，滤波器的种类可分为低通、高通、带通、及带阻四种而归一化低通滤波器是一个基本的结构单元,所有四类滤波器都可由此导出。对于频率较低的射频滤波器可采用分立元件实现,频率的提高意味着波长的减小,

5、而工作频率超过500MHz时,由于工作波长与滤波器的物理尺寸相近,电阻、电容和电感这些元件的电响应将开始偏离它们的理想频率特性,从而造成了多方面的损耗并使电路性能严重恶化。因此,实际滤波器的设计必须将集总参数元件变换为分布参数元件。1.2课程设计的意义微波滤波器是一个二端口网络，它通过在滤波器通带频率内提供信号传输并在阻带内提供衰减的特性，用以控制微波系统中某处的频率响应。典型的频率响应包括低通、高通、带通和带阻特性。微波滤波器实际上已经应用与各类型的微波通信、雷达测试或测量系统中。微波滤波器的理论和实

6、践始于第二次世界大战前几年。滤波器设计的镜像参量法是20世纪30年代后期开发的。使用镜像参量法设计的滤波器，由较简单的二端口滤波器节的级联构成，以便提供所希望的截止频率和衰减特性，但不能提供在整个工作范围内频率响应的具体性质。所以用镜像参量法设计滤波器虽然程序是相对简单的，但为了达到所希望的结果，常常必须迭代多次。一种更现代的过程成为插入损耗法，该方法采用网络综合技术设计出有完整的特定频率响应的滤波器。AgilentADS(AdvancedDesignSystem)是在HPEESOF系列EDA软件基础上

7、发展完善起来的基于矩量法仿真的大型综合设计，是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件，其强大的仿真设计大大提高了复杂电路的设计效率，使之成为设计人员的有效工具。该实验采用插入损耗法，使用ADS软件中传输线分析综合工具计算微带线的宽度和长度，最终实现滤波器的综合和仿真。通过这种具有普遍性的实验方法的学习和实践，可把书本的理论知识与工程实际相结合，加深对理论知识的理解，对培养实践动手能力、观察发现问题和解决问题的能力以及培养学生工程研究能力具有一定的现实意义。1.3课程设计的目的1了解微波滤波电路的原理及设计

8、方法。2学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。3掌握微带滤波器的制作及调试方法。第14页共14页微波CAD课程设计2设计方案2.1设计要求设计一个巴特沃斯低通滤波器，使之满足下列技术指标。输入、输出阻抗为50欧姆;截止频率为3Ghz；3.9Ghz时损耗不小于15dB。2.2方案选择利用ADS自带的集总方式得出巴特沃斯低通滤波器的阶数，之后直接利用集总生成巴特沃斯低通滤波器，然后用Richards变换和kuroda规则转换把巴特沃