基于ADS微带耦合滤波器的设计(3)

基于ADS的微带耦合滤波器设计

（c）带通滤波器频响曲线 （d）带阻滤波器频响曲线

图2.2 滤波器的频响曲线

3、在滤波器中，通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性[12]。即

LA?10lgPin dB （2.1）

PL式中，Pin和PL分别为输出端匹配负载时的滤波器输入功率和负载吸收功率。为了描述衰减特性与频率的相关性，通常使用数学多项式逼近方法来描述滤波器的特性。滤波器的设计通常需要由衰减特性综合出滤波器低通原型，再将原型低通滤波器转换到要求设计的低通、高通、带通、带阻滤波器，最后用集总参数元器件实现所涉及的滤波器。

4、滤波器的主要参数指标[13]： （1）中心频率f0：一般，f0?f上?f下2。其中，f上、f下为带通或带阻滤

波器左右相对下降3dB处对应的左右频点。

（2）截止频率f上截频、f下截频：低通滤波器的通带右边的边频点及高通滤波器的通带左边的边频点。

（3）通带带宽BW3dB：需要通过的频谱宽度，BW3dB?f上-f下。 （4）相对带宽：用

BW3dB ?100%表示，也常用来表征滤波器的通带带宽。

f0（5）插入损耗：引入滤波器对输入信号带来的损耗。常以中心频率或截止频率处损耗表征。

（6）带内波动?IR：通带内的插入损耗随频率变化的波动值。 （7）回波损耗：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝数。

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（8）延迟：信号通过滤波器所需要的时间。 2.1.2 低通滤波器的设计指标

1、具有最平坦的响应 2、截止频率为2.5MHz

3、在为4MHz处的插入损耗必须大于20dB

4、阻抗为50欧，采用6阶巴特沃兹低通原型[14]，最高实际线阻抗为120欧，最低实际线阻抗为20欧，采用的基片参数为d=1.58mm，?r?4.2，

tan??0.02，铜导体的厚度t=0.035mm。

2.1.3 低通原型滤波器的设计

1、先计算：

?4?1??1?0.6 (2.2) ?c2.5对于n=6的曲线，当

??1?0.6时，LA>20dB。故最大平坦滤波器级数n=6。 ?c2、低通原型值：g1=0.5176,g2=1.4142,g3=0.9318,g4=0.9318,g5=1.4142，g6=0.5176。该低通原型电路如下图：

图2.3 滤波器低通原型电路

2.2 低通滤波器原理图设计

1、设计原理图

选择8个微带线MLIN添加到原理图中，并链接起来。

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图2.4 滤波器原理图

这样就完成了滤波器原理图基本结构，为了达到设计性能，还必须对滤波器中微带电路的电气参数和尺寸进行设置。

2、电路参数设置：

图2.5 MSUB参数 图2.6 VAR参数

参数显示窗口包含了物理尺寸参数设置栏和电尺寸参数设置栏。如果电尺寸数据确定，则单击Synthesize按钮可得到物理尺寸；如果物理尺寸数据确定，则单击Analyze按钮可得到电尺寸参数。

3、电尺寸参数：

Z0=50Ohm，表示微带线特性阻抗为50Ohm E_Eff=90deg，表示微带线的电长度为90deg

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表1 各枝节的宽度和长度

节数 1 2 3 4 5 6 7 8 gi 1 0.517 1.414 1.932 1.932 1.414 0.517 1 Zi=Zl或Zh（Ω） 50 20 120 20 120 20 120 50 li(度) 90 11.8 33.8 44.3 46.1 32.4 12.3 90 Wi（mm） 3.087 11.3 0.428 11.3 0.428 11.3 0.428 3.087 li（mm） 16.69 2.05 6.63 7.69 9.04 5.63 2.41 16.69 4、电路参数设置的原理图：

将MSUB和VAR放置在原理图上后即可进行参数的修改，这样便完成了电路参数设置的原理图。

图2.7 电路参数设置的原理图

2.2.1 仿真参数设置和原理图仿真

1、仿真参数设置[15]:

(1)在原理图设计窗口选择S参数仿真元器件面板“Simulation-S_Param”，并选择终端负载TERM放置在滤波器的两个端口上。

(2)在电路原理图中插入两个地，并连接好电路原理图。 (3)选择一个S参数仿真控制器放入到原理图中。

(4)设置S参数仿真控制器的参数：Start=0GHz；Stop=5GHz；Step=0.01GHz。

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图2.8 完成S参数仿真设置的原理图窗口

以上为低通原型滤波器的设计[16]，此设计共放置八个MLIN节，在原理图中应注意有关于参数的设置，注意两端TERM下均有一个接地。因为其他滤波器都是由低通滤波器转化过来的，所以接下来就可以以低通原型滤波器为原型设计一个平行微带耦合滤波器。 2.2.2 原理图仿真

根据设计进行S参数的仿真，等仿真结束后在数据窗口添加S21参数的矩形图，并插入一个标记，然后添加S11参数的矩形图，插入一个标记。

图2.9 滤波器的S21、S11参数曲线

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