高低阻抗线微带低通滤波器的设计与仿真.ppt

1、射频微带电路设计与仿真 高低阻抗线微带低通滤波器的设计与仿真,答辩学生： 指导教师： 专业： 班级： 学号：,设计微波滤波器的意义,进入21世纪，人类进入了信息时代，对信息的价值越来越重视，对通信的要求越来越高，各种通信系统相继发展起来。与此同时，信号频域变得越来越拥挤，各种频段的通信系统相继出现，为了避免这个频段间的串扰，高质量滤波器是通信系统中必不可少的部件，当频率达到微波波段后，集总元件实现滤波就变得不现实。为了实现对无线通信系统频率的选择性，抑制不需要频率成分，并将需要的成分无损耗传输的任务，微波滤波器起到了至关重要的作用。为了让主频无损耗传输，干扰尽可能的抑制，微波滤波器的性能，很大

2、程度上决定信号的质量，直接影响到系统的性能。基于微带滤波器结构简单、易加工等优点，微波滤波器的研究与设计显得尤为重要。,一、设计部分,设计高低阻抗线微带滤波器的基本原理,微波滤波器设计通常以综合设计为基础的原型电路设计法，再使用软件进行仿真优化。所谓原型电路就是以L、C作为元件的集总参数低频电路，其中L、C的数值是根据对滤波器的指标要求，以不同的综合设计方法求得。在设计滤波器时，不必每次进行计算，只根据一定的变换关系，把原型电路元件参数转换为实际滤波器的元件值。用高阻抗线来模拟串联电感，用低阻抗线来模拟并联电容，把若干高阻抗线和低阻抗现交替级联起来，这就构成了滤波器。,微带低通滤波器原型,微波

3、频段在300MHZ3000GHZ，是微米波，波长极短。当工作波长超过500MHZ时，滤波器难以用分立元器件实现，这是由于工作波长和滤波器元器件的尺寸接近，会造成多方面的损耗而是使电路性能恶化。在设计时，是将集总参数元件变换为分布参数元件。,设有一长度为1（1 ，则上式可近似写成： 由上面两式可以看出：当负载阻抗远小于传输线特性阻抗时，传输线端接一负载阻抗 ，则近似为一个电感和 串联；反之，则近似为一个电容和 并联。从而实现原型中L、C。,滤波器的设计指标,1. 截止频率fc=2.5GHz 2. 4GHz时衰减大于20dB 3. 端接条件：两端均为50的微带线,设计步骤,1.给出初始数据电源内阻

4、Z0 、截止频率1、截止频率时的衰减或者通带内的波 纹，以及通带外衰减上升坡度。根据给定的带外衰减及带外上升坡度的要求，决定滤 波器的最少节数。 2.根据节数n，通过查表得到低通原型滤波器归一化元件参量数值表中找出各节元件参 量值。 3.在微波传输线中，利用不同特性阻抗的传输线作为半集总参数来实现，原则上，高 阻抗特性应尽量高，低阻抗线段应尽量低。这样对集总参数的接近程度越好，但是也 要兼顾到实际加工和结构上的可能性，一般高特性阻抗值取100150 欧姆，低阻抗值 取520欧姆。 4.计算出各微带线的长度和宽度。 5.利用ADS对滤波器进行结构设计以及对参数的优化仿真，直至到达满意的技术指标为

5、 止,画出最后优化的设计图纸。,采用最大平坦度滤波器设计,最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线,最大平坦度滤波器低通原型元器件值,低通原型滤波器的设计,根据指标要求，,由原型滤波器衰减和频率的对应关系图可知，对于 n=6的曲线，,时，LA20dB，选用最大平坦度滤波器的阶数n=6。,根据最大平坦度滤波器低通原型元器件值表列出低通原型值,滤波器低通原型电路,二、仿真部分,1.用ADS软件画设计好的电路原理图。 2.对原理图进行仿真。 3.分析仿真结果，对没有达到要求的指标提出设计的改进方案，直到仿真结果符合要求。 4.用CAD绘制电路版图。,画高低阻抗线微带低通滤波器电路的仿真原理图,

6、仿真结果,优化仿真,由前面的仿真结果可以看出，离要求达到的指标还相差甚远，带内衰减过大，带外衰减过小。所以对原理图进行优化再仿真。在原图上添加优化控件和优化目标。,经过优化的仿真原理图,优化后的仿真结果,由优化后的仿真结果可以看出，通带内的衰减都低于1dB了，而且反射衰减相当可观，达到了指标要求，但这是在理想的情况下仿真的结果。接下来进行版图生成，版图仿真是在模拟各种因素的情况下进行的，其结果肯定远不如优化仿真，这就要求优化仿真留有在足够的裕量。,生成版图,在生成的版图的两端加上了两个端口，以便版图仿真,版图仿真结果,版图仿真出来的结果有些不如人意，带外衰减还是足够大，但带内衰减在接近截止频率的时候大了一点，以及带内在接近截止频率的时候的反射衰减小了