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3 LC滤波设计
LC滤波器设计
设计方法:
一.通过原理图设计
1.新建一个工程名为Step_Filter的工程,同时在ADS(main)主窗口中设置长度单位为millimeter。→→
建立低通滤波器设计
单机建立原理图,命名为lpf,选择元器件建立如图1的原理图
如图1
设置S_PARAMETERS,“Step-size”选项改为500MHz,其他默认,如图2
图2
3仿真
点击进行仿真,仿真成功后添加S(2,1),选择dB为单位,如下图所示
→
最后结果如图3
如图3
在lpf原理图中,点击,弹出“Tune Parameters”对话框,如图4
如图4
然后单击lpf原理图中的C1原件,勾选“C1”选项,如图5,同样的方法添加C2,L1,就会和上面图4一样了。
图5
接着设置调谐值范围,在“Tune Parameters”对话框中可以改变调谐器件的参数范围。其中,改变Min、Max中的值可以调整调谐范围;改变Step中的值可以调整调谐的步进。拖动“Tune Parameters”对话框中的滑块,调节参数,观察S21参数的变化,如图6
图6
调谐得到满意结果后,单击【Updata Schematic】按钮把调谐好的值更新到原理图。单机【Close】结束调谐
通过滤波器设计向导设计
滤波器设计指标
设计一个4GHz的低通滤波器,指标如下
具有最平坦响应,通带内纹波系数小于2
截止频率为4GHz
在8GHz处的插入损耗必须大于15dB
输入/输出阻抗为50
滤波器电路生成
(1).在Step_Filter工程中建立一个名为Filter_micro_lpf的原理图,执行菜单命令【】→【】,弹出如图7对话框
如图7
选择【】,单击ok,弹出如图8对话框
图8
(2).单击图标,在刚建立的‘Filter_micro_lpf’原理图中出现元器件列表,如图9
图9
选择双端口低通滤波器模型,弹出的对话框中单击ok,并将双端口低通滤波器添加到原理图中。
(3).重新回到图8,打开【】标签页,在【】下拉列表中选择“Maximally Flat”(巴特沃兹响应)。
(4).输入滤波器参数
A.Ap(dB)=2:滤波器的纹波系数为2
B.Fp=4GHz:滤波器的通带截止频率为4GHz
C.Fs=8GHz:滤波器的阻带截止频率为8GHz
D.As(dB)=15:滤波器截止频率处损耗大于15dB
E.First Element选择为“Series”:第一个元器件是串联元器件
.设置好后,单击【Redraw】(刷新)按钮,即可看到刷新后的巴特沃兹响应曲线,如图10
图10
然后单击【Design】,返回原理图,双击滤波器元器件模型【】查看滤波器参数,如图11
图11
.单击【】,选中【】,单击ok,勾选【】选项,单击【】,单击ok,所有参数都在原理图窗口显示出来
单击【】,然后单击【】,就可以得到滤波器的子电路,如图12
图12
(8).再次回到图8,选择【】,进行滤波器仿真设置,”start”设置0MHz,”stop”设置10GHz,”step”设置20MHz如图13
图13
单击【】仿真,仿真结果如图14
图14
此时一个集总参数滤波器设计完成。由于上述滤波器电路工作频率高,不宜采用集总元件,需要把集总元件转化为分布参数元件,这里采用Richards变换和Kuroda等效来实现。
.Kuroda转换法:单击【】即图8菜单栏上的【】,打开滤波器转换助手对话框,如图15
图15
.选则‘LC to TLine’选项,单击集总参数元件形式【】选中串联电感,将会出现图16电感转换页面
图16
单击【】,然后单击【Add All】,单击【Transform】,接着单击【】返回,单击并联电容【】,出现图17对话框
图17
单击【】,单击【Add】,添加C1,单击【Transform】把电容转换成并联开路传输线。转换后电路如图18
图18
单击【】返回滤波器转换助手对话框,选中【】,开始进行Kuroda转换
.单击‘Add Transmission Lines’中的【】按钮在输入端口添加一个单元器件,同样单击【】按钮在输出端口添加一个单元器件。添加后的原理图如图19
图19
.单击【】,然后单击【Add】添加这对转换,单击【Transform】按钮,进行Kuroda转换,同样选择【】,单击【Add】,在单击【Transform】,转换后如图20
图20
.仍在【】(转换助手)中选中【】,单击短截线【】,然后单击【Add All】添加所有短截线到微带线转换,同时设置基片厚度【】和基片介电常数【】如图21
图21
单击【Transform】把短截线转换为微带线,单击【ok
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