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平行耦合微带线带通滤波器仿真设计实验

发布时间:2014-07-01
  微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号, 使其不能通过滤波器, 只让需要的信号通过。在微波电路系统中,滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响,因此如何设计出一个具有高性能的滤波器,对设计微波电路系统具有很重要的意义。

实验内容
本实验内容为学习使用ADS软件设计一个平行耦合微带线带通滤波器,其设计指标: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。
(a)原理图创建、仿真和优化。首先根据设计指标,确定低通原型滤波器的类型和阶数,再由原型滤波器参数计算得到带通滤波器各电参数。基于各电路参数和设计频率,将各电参数转换为微带线的物理尺寸。在完成电参数到物理尺寸的转换后,即可在ADS软件中进行原理图创建,其最终的结构图如1所示。在进行原理图仿真时,主要是以滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。由于原理图仿真和实际情况会有一定的偏差,在设定优化参数时,可以适当增加通带宽度。观察S参数曲线是否满足指标要求,如果已经达到指标要求,就可以进行版图的仿真了。


(b)版图的生成和仿真。版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行计算,其结果比在原理图中仿真要准确,但是它的计算比较复杂,需要较长的时间,在此作为对原理图设计的验证。如果版图仿真得到的曲线不满足指标要求,那么要重新回到原理图窗口进行优化仿真。在仿真结束后,将出现曲线显示窗口,观察S11和S21曲线,性能有不同程度的恶化,因此需要回到原理图进行重新优化,然后重复进行版图仿真,直到达到指定指标为止。



功能效果
  通过本次实验,我们学习了使用ADS软件优化设计平行耦合微带线带通滤波器的操作,熟悉了滤波器的各项设计指标,掌握了滤波器设计中的方法和注意事项。


实验视频