微波滤波器的设计制作与调试-ADS软件进行设计.pptVIP

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 d?/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-New Project设置工程文件名称（本例中为Filter）及存储路径 点击Length Unit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。 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MLIN 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(0.8 mm) 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+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm) 设置微带电路的基本参数（续） 修改微带线参数窗口(左图)，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 - Start Linecalc，出现一个新的窗口(如下页图)。 在窗口的Substrate Parameters栏中填入与MSUB中相同的微带线参数。 在Cpmpnet Parameters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50 Ohm和90 deg可以算出微带线的线宽1.52 mm和长度13.63 mm(四分之一波长)。 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