【《切比雪夫滤波器电路设计分析案例》1700字】

切比雪夫滤波器电路设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u19051.1低通切比雪夫滤波器电路设计 1152451.2带通切比雪夫滤波器电路设计 8本毕业设计中，切比雪夫滤波器电路设计主要使用ADS来完成，其不仅具备频域和时域电路仿真，同时还可以进行电磁仿真，单一的工具可以提供从电路布局到layout布局的功能，无需更换其他工具。切比雪夫滤波器的电路设计的的组成框图如图3-1所示。主要的流程为查表选择合适的原型元件取值、LC电路搭建、LC仿真、优化、微带线电路搭建、微带线仿真、优化、EM电磁仿真。激光枪激光枪探测器模块放大电路滤波电路整形电路优先编码电路串行收发模块电平转换计算机串口图3-1电路设计总体结构框图1.1低通切比雪夫滤波器电路设计低通滤波器原型滤波器设计的基础,集总元件低通、高通、带通、带阻滤波器和过滤元素分布参数,可以根据低通滤波器原型来转换。首先根据指标进行查表和参数计算，具体指标如下1、低通范围0-1GHz；2、输入输出阻抗为50Ω。构建一个六阶切比雪夫滤波器，查表2-2可得g0=1g1=1.7254g2=1.2479g3=2.6064g4=1.3137g5=2.4758g6=0.8696g7=1.9841根据公式（2,4）可计算出实际元件值C1=C2=C3=L1=L2=L3=按照如图2-1的电路结构搭建LC电路，最终搭建出的电路如下图3-2所示图3-2切比雪夫低通滤波器LC电路添加S-PARAMETERS模组即可进行初步的S参数仿真，但是由于计算会存在些许误差，所以仿真出来的结果可能与实际要求有偏差，这时候就需要调用goal模块以及OPTIM模块进行目标优化。对我们所需要调整的S11、S21两个参数进行目标优化，最终优化结果如下图3-3所示图3-3切比雪夫低通滤波器LC电路S参数仿真结果也可以使用tuning功能进行手动调整，根据手动调整可以发现，改变W1会影响带内波动的大小，而改变W2、L1和L2会影响中心频点，改变S1会影响带外的衰减，改变S2会影响带内的插损。不过最简便的方法还是使用目标优化进行参数逼近，如果结果不理想再通过tuning进行微调。完成以上步骤后，进而进行微带线电路设计。根据上式（2,5）（2,6），可以进而得到相应的电长度θθ=通过使用ADS自带的linecalc工具如下图3-4，将θ代入其中即可得到相应微带线的长宽数据，同时需要对板材参数进行修改，本毕业设计使用的板材数据为H=0.762mm,Er=1.66,Mur=1,Cond=5.8E+7,Hu=1.9e+034mm,T=0.035mm,TanD=0.004。图3-4Linecalc界面根据整体的思路为用高阻抗传输线替代电感，低阻抗开路传输线替换电容,最终将LC电路转化为如下图3-5所示的微带线电路。图3-5切比雪夫低通滤波器微带线电路同样添加上S-PARAMETERS模组即可进行初步的S参数仿真，误差同样会存在，所以也需要调用goal模块以及OPTIM模块进行目标优化，对所需要调整的S11、S21两个参数进行目标优化，最终优化结果如下图3-6所示图3-6切比雪夫低通滤波器微带线电路S参数仿真结果在Layout选项中选择生成版图，准备进行EM电磁仿真，所生成的Layout版图如下图3-7所示图3-7切比雪夫低通滤波器版图将左右两个端口标上端口号，对EMSetup中的参数进行修改，将Substrate部分修改为我们所需要的板材参数，将Frequencyplan中的类型修改为Linear，然后点击并开始EM仿真图3-7Substrate部分最终EM仿真结果如图3-8所示图3-8EM电磁仿真结果将Layout封装为元器件，调用并进行联合仿真，仿真电路如下图3-9所示图3-9切比雪夫低通滤波器联合仿真电路同理调用S-PARAMETERS模组即可进行S参数仿真，最终仿真结果如下图3-10所示图3-10联合仿真结果可以看到，仿真结果与我们需求基本符合，切比雪夫低通滤波器设计完毕。1.2带通切比雪夫滤波器电路设计通过反归一化，我们可以将表中所列的低通滤波器的元件原型参数转换为实际参数，通过阻抗变换和频率变换，可以实现设计任意阻抗和工作频率的切比雪夫滤波器。所以先对低通滤波器进行综合设计，然后将低通滤波器进行相对应的网络变换即可实现带通和高通滤波器。具体设计指标如下中心频率为11GHz,10.38GHz≤3dB带宽≤11.62GHz;输入输出阻抗为50欧姆带宽为1GHz构造一个四阶切比雪夫滤波器，查表可得g1=1.4389;g2=0.7483;g3=4.3471;g4=0.5920;g5=5.8095根据上式（2，7）可得微带线的奇偶模特性阻抗为将其代入ADS中的Linecalc中可得到相应微带线的参数，与切比雪夫低通滤波器不同的是需要把微带线类型更改为MCLIN，同时板材本毕设选用的是H=0.762mm,Er=1.66,Mur=1,Cond=5.8E+7,Hu=1.9e+034mm,T=0.035mm,TanD=0.004。最后根据图2-4的结构我们可以搭建出切比雪夫带通滤波器平行耦合微带线电路结构如下图3-11所示图3-11切比雪夫带通滤波器平行耦合微带线电路调用S-PARAMETERS模组进行S参数仿真，得到结果如下图3-12所示图3-12切比雪夫带通滤波器微带线电路S参数仿真结果1.2版图后续加工版图进行加工投板前，还需要使用CAD进行绘图制版，主要使用CAD的一些基础功能，绘制过孔以及