基于ADS微带耦合滤波器的设计(5)

基于ADS的微带耦合滤波器设计

确定滤波器指计算查表得滤波器级数N 确定标准低通滤波器参数 计算传输线奇模、偶模特性阻抗 利用ADS工具计算各级滤波器几何尺寸 选定板材 仿真 达到技术指标要求 是 得到最终 W，S，L 否 利用ADS优化改 W，S，L

图3.6 平行耦合微带线滤波器的设计的流程图

3.3.2 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； 端口反射系数小于等于-20dB。

1、根据需要的纹波和衰减，选定切比雪夫或巴特沃斯设计方法。带宽

BW??WU?WL?，其中WU为上边频，WL为下边频，W0为中心频率等于

W016

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?WU?WL?。根据带宽指标计算参数。 22、再计算传输线的奇模、偶模特性阻抗[23]。

3、根据微带线的奇模和偶模特性阻抗，及给定的PCB板材的介电常数和厚度，应用ADS软件的微带线计算器计算得到微带线的几何尺寸：S，W，L。

4、接好电路，将计算得到的参数输入进行仿真，由于开路端传输线的等效电容及应用软件进行计算仿真的过程中进行了许多近似计算，结果和目标会有一些偏差，运用相关理论方法进行优化，达到满意的结果。 3.3.3 生成滤波器的原理图

图3.7 滤波器的原理图

1、生成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。

2、控件MSUB的微带线参数 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)

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Roungh:表面粗糙度(0 mm)

3.3.4 微带线计算工具

1、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[24]。

2、在窗口的Substrate Parameters栏中填入与MSUB中相同的微带线参数。 3、在Component Parameters填入中心频率(本文中为3.05GHz)。 4、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。

5、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)。

图3.8 微带线的计算

3.3.5 设置微带器件的参数

1、双击两边的引出线TL1、TL2，分别将其宽与长设为1.52 mm和2.5 mm。 2、平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以五个耦合线节中，第1、5及2、4节微带线长L、宽W和缝隙S的尺寸是相同的。耦合线的这些参数是滤波器设计和优化的主要参数，因此要用变量代替，便于后面修改和优化。

3、双击每个耦合线节设置参数，W、S、L分别设为相应的变量，单位mm，其中的W1与W2参数代表该器件左右相邻两侧的微带器件的线宽，它们用来确定器件间的位置关系。在设置W1、W2时，为了让它们显示在原理图上，要

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把Display parameter on schematic的选项勾上。

图3.9 设置参数后的原理图

3.3.6 添加变量

1、单击工具栏上的VAR图标，把变量控件VAR放置在原理图上，双击该图标弹出变量设置窗口，依次添加各耦合线节的W，L，S参数。

2、在name栏中填变量名称，Variable Value栏中填变量的初值，点击Add添加变量，然后单击Optimization/Statistics Setup…按钮设置变量的取值范围，其中的Enabled/Disabled表示该变量是否能被优化。

3、耦合线节的长L约为四分之一波长(根据中心频率用微带线计算工具算出)，微带线和缝隙的宽度最窄只能取0.2 mm(最好取0.5 mm以上)。

图3.10 变量设置

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3.3.7 S参数仿真电路设置

1、选择Term放置在滤波器两边，用来定义端口1和2，点击地图标，放置两个地，并按照图连接好电路。

2、选择S参数扫描控件放置在原理图中，并设置扫描的频率范围和步长，频率范围根据滤波器的指标确定(要包含通带和阻带的频率范围)。

图3.11 S参数仿真电路

3、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3.12 S参数仿真图

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