微帶線(xiàn)帶通濾波器ADS設(shè)計(jì)

1、 /24第三步：由各級(jí)奇、偶模阻抗，綜合出微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸這一個(gè)部分用PUFF實(shí)現(xiàn)).$4.2.2計(jì)算公式本文所述地設(shè)計(jì)方法，用到地公式很多,有些公式如最大平坦特性與切比雪夫特性濾波器歸一化低通原型地階數(shù)及元件值地計(jì)算公式及很多圖表，很多書(shū)中都有說(shuō)明，這里就不再介紹,查閱公式和圖表請(qǐng)參閱參考書(shū)目，那里有很詳盡地公式及圖表介紹.在此首先給出由低通到帶通地頻率變化式；接著給出由低通原型元件值到奇、偶模特性阻抗地計(jì)算式.LDAYtRyfE1、由低通到帶通地頻率變換鐵(盞-譽(yù))(1J上式中，為低通原型地頻率變量，匝是低通原型地截止頻率，0“珂:是帶通濾波器地帶邊頻率，輕是帶通濾波器地頻率變量,吟是帶通濾

2、波器地中心頻率，眄是帶通濾波器地相對(duì)帶寬，它按下式計(jì)算：Zzz6ZB2Ltk1、耦合線(xiàn)節(jié)地奇、偶模阻抗設(shè)濾波器地節(jié)數(shù)為n,歸一化低通原型地元件值為g0，g1，g2gn+1，則有以下設(shè)計(jì)公式：(j=1,2,，n-1(4其中，Y0為傳輸線(xiàn)特性導(dǎo)納，J代表導(dǎo)納倒置轉(zhuǎn)換器,其余參數(shù)W、識(shí)同（1這樣，我們可以得第J個(gè)耦合線(xiàn)節(jié)地奇模阻抗和精模阻抗乙Q分別為：C）嚴(yán)丿縱口打肌”（S）Yr丫c；=12d）2、由各級(jí)奇、偶模阻抗綜合出微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸這部分公式繁多，計(jì)算麻煩，本文應(yīng)用PUFF軟件自動(dòng)計(jì)算出平行耦合線(xiàn)地各參數(shù)值.$4.2.3濾波器地理論設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指標(biāo)：中心頻率f0：2.45GHz；帶寬BW：10020

3、0MHz這里理論計(jì)算采用100MHz）；輸入、輸出地特征阻抗均為50Q；在f=2.15GHz上衰減46dB；選用紋波系數(shù)為0.01dB地切比雪夫原型.1）、設(shè)計(jì)低通原型由公式（1計(jì)算地=6,則查圖表得知階數(shù)n=3,再次查找紋波系數(shù)為0.01dB地切比雪夫原型地元件數(shù)值表地：g0=l,gl=0.6292,g2=0.9703,g3=0.6292,g4=l,=1.2)、計(jì)算導(dǎo)納變換器地歸一導(dǎo)納由公式(3、(4、(5計(jì)算得:=0.316,=0.08,=0.08,=0.316.01=(Z0o34=50*(1-0.316+0.316*0.316=39.1928Q；rqyn14ZNXI(Z0e12=(Z0e

4、23=54.32Q；(Z0o12=(Z0o23=46.32Q；4)、計(jì)算平行耦合線(xiàn)節(jié)地W、S和L這部分計(jì)算由PUFF完成：在PUFF界面按F3,激活F3窗口，設(shè)置里面地?cái)?shù)值為：“aclines71Q39Q90”表示a是理想雙傳輸線(xiàn)，長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，偶模阻抗為71Q,奇模阻抗為39Q；EmxvxOtOco“bclines54Q46Q90”表示b是理想雙傳輸線(xiàn)，長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，偶模阻抗為54Q,奇模阻抗為46Q；SixE2yXPq5其奇偶模得阻值由前面計(jì)算所得，其計(jì)算帶寬為100MHz.)把光標(biāo)移到a,安下“=”鍵，即得該傳輸線(xiàn)得參數(shù)值:L=12.523mm,W=0.846mm,S=0.2

5、92mm。同樣得b傳輸線(xiàn)得參數(shù)值為：L=12.217mm,W=1.099mm,S=1.482mm.理論設(shè)計(jì)完成，即可在ADS中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真.3、具體設(shè)計(jì)過(guò)程3.1創(chuàng)建一個(gè)新工程啟動(dòng)ADS選擇Mainwindows點(diǎn)擊一建立一個(gè)新地project,出現(xiàn)下面對(duì)話(huà)框選擇保存地路徑和鍵入文件名，點(diǎn)擊“ok”即創(chuàng)建了一個(gè)新工程.點(diǎn)擊駕，新建一個(gè)電路原理圖窗口，開(kāi)始設(shè)計(jì)濾波器.3.2濾波器電路設(shè)計(jì)及仿真TLines-MicrostriTLines-PrintedCircuitBoardTLines-StriplineTLines-SuspendedSubstrateTLiiieb-rinlineTL

6、ines-WaveguideTLincsMultilayerPassive-RFCircuitTLines-Microstri中選擇Tlines-Microstrip類(lèi)，然后在這個(gè)類(lèi)里面分別選擇置,4個(gè)和中選擇Tlines-Microstrip類(lèi)，然后在這個(gè)類(lèi)里面分別選擇置,4個(gè)和2個(gè)按照?qǐng)D1放好.6ewMyirQFL點(diǎn)擊,加2個(gè)port,并按圖所示位置放好.單擊連好線(xiàn).OFortSubsHMSublITL-lmil-L=1000milMS血MZUBMDFILCLIn1ButiU3ulirVlT-26jamilU-i.ODJ)OFortSubsHMSublITL-lmil-L=1000milM

7、S血MZUBMDFILCLIn1ButiU3ulirVlT-26jamilU-i.ODJ)milZF聞匚FILCUn2yA250milS-WJmil.L=1COomilLDMCFILCLIflG5ut：iir,MSubTFfril5-10amilL=1Q0.0milMUH2MCFILCbnl5UtKt=,MSubT,帥W-26.0inilmil-MSu&ll-h1O.Drnilr=OJ0Mur=1ConchMSu&ll-h1O.Drnilr=OJ0Mur=1ConchI.BE+fflHu=3.DU34mil代口mil.TdnD.D.Rough=Dms=iajmilmilLTirpO.mi!圖1

8、濾波器初始電路圖r,r,lub雙擊圖1中地I,并修改下面對(duì)話(huà)框地內(nèi)容，主要設(shè)定基片地各種屬性.ParameterEntryModeStandard|mmEr=9.0Mur=1Cond=1.0E-n50Hu=3.9e+034milT=0.010mmTanD=0.001Rohjgh=0milCondi=condCond2=cond2Diel1=dielDiedieHole=holeAddCutPasteEquationEditor.ParameterEntryModeStandard|mmEr=9.0Mur=1Cond=1.0E-n50Hu=3.9e+034milT=0.010mmTanD=0.0

9、01Rohjgh=0milCondi=condCond2=cond2Diel1=dielDiedieHole=holeAddCutPasteEquationEditor.ptimization/Statistics/DUESetup.7DisplavparameteranschematicComponentOptions.!MicrostripSubstrate：9MSLIE：InstanceNamename)|MSub1SelectParameterH=1mm|H:SubstratethicknessApplyICancelHelpIApplyICancelHelpI其中H是基片地厚度,Er

10、是介電常數(shù),T為基片上面金屬層地厚度,TanD是基片地?fù)p耗.:依次雙擊圖1中地匚和,并修改下面對(duì)話(huà)框地內(nèi)容，主要設(shè)定微帶線(xiàn)節(jié)地屬性數(shù)據(jù)前面已經(jīng)計(jì)算得出，圖1中地Mlin是2節(jié)50Q地傳輸線(xiàn)，查表得寬度為1.07mm).kavU42VRUsSimulation-SParamSimulation-SParamSimulation-HBSimulation-LSSPSimulation-XDBSimulation-EnvelopeSimulation-TransientSimulation-InstrumentOptim/StaVYield/DOEProbeComponentsDdldHemsTLi

11、nes-ldealTLines-MicrostripILines-PrintedCircuitBoardTLines-StriplineTLines-Suspend亡dSubstrata中選擇Simulation-S_Param類(lèi)，然后在這個(gè)類(lèi)里面分別選擇聲|和鳥(niǎo)|并安放在適當(dāng)?shù)匚恢?，點(diǎn)擊btl,加2個(gè)地端，最后單擊|按照?qǐng)D2連好線(xiàn)中選擇Simulation-S_Param類(lèi)，然后PortPlNun-MUN;fcr-:-YlW-CZ：MGFIL-Cum5uh.ab=：,U3ub：T,.叭046mm8=0.L=11773mm.292rnmMSubMBkieM5ubl.宙mpn.6f9Mur=1c

12、orid=lDE+50Hu=3.9b*-D34mrlT=O.D1flmm-TariD=00D1.F?nugh=DmilS-PORAMETERS-MCFIL-CLin2.SubsBM5ub1B1.095mmS=1.482mmL=12.41Tmm-S_Par3iri8P1-Start=1-.5DHl-StQp=3.5SHI-Step=00802MHz圖2濾波器S參數(shù)地仿真電路雙擊圖2中地叩鮎：.紳M(mǎn)ETERSS-Faran-地頻率范圍.l=Hrrcun：SubstMSiV.i；.:_呼！呷仰.捕.鬥曹rrof-.rjsl=M8urjr：L=l2J1?mni.wtn.346nim.0292nirhL

13、=12：723mm-I.ILIN-TL2.Sijbsl=*MSijbiW=1.0TmmL=12.4-mmNuni=2-z=50Ohm.=ranj)|o|M昇-AisncialewilhTnuinh=rMomerLturnWindowDeeigrLGuideHEnableRFModeMesh仿真，點(diǎn)擊FortEditor.Box-i!aveguide卜|vcond輸入下框中地頻率數(shù)值，點(diǎn)擊ok開(kāi)始模擬.最后進(jìn)彳丁simulate,點(diǎn)擊，編輯下面對(duì)話(huà)框，如圖:設(shè)置完后點(diǎn)擊Simulate,計(jì)算機(jī)則開(kāi)始計(jì)算模擬,需花費(fèi)一定時(shí)間.模擬結(jié)束后自動(dòng)打開(kāi)datadisplay窗口，顯示各種曲線(xiàn)，如圖sQsA

14、EJkW5T-2s40:A?17Frecusnc./9R行?1?4:Rrsqieuy7R21.22.A22.8132.02：1.12.32：.OFruuLeruxFrequercy-口蘭一nIZELH203Eisjas匹CLII.*八1K彳IIFrequency311N/II23002p一QcowLIdG22ILLS12IIFrdJJziiiIICCO_J1n.sII-2匸111111I八4小丿卜.iIFrej汕內(nèi)S11freq(2-CODHetoS.DDDOHe)S22然后點(diǎn)擊，則出現(xiàn)下圖:PlotCuitentHiEplayWMa+fix.Ior*Data5FlagFlotSFh：=LEe

15、Plot.SSmithFlot.G：dnimaPlot.點(diǎn)擊ImpedanceFlot.顯示S點(diǎn)擊備dJun05*5:11:32C02designS12S參數(shù)曲線(xiàn)同上即得相位、輸入輸出阻抗等曲線(xiàn),如圖:ZQJunOb5:16:242002designS12相位曲線(xiàn)0515.1;272002S21圓圖Leaend一ZIXPcd工吟冊(cè)22.2H42S畫(huà)呂M口FrequencjjGH-;|WedJun0515:21;：432002design輸入阻抗曲線(xiàn)4、總結(jié)從最后地仿真結(jié)果可以看出仿真結(jié)果與理論設(shè)計(jì)得100MHz帶寬有一定地誤差.分析其誤差得來(lái)源主要有：1、計(jì)算濾波器階數(shù)以及切比雪夫原型地元件值所查得圖表得誤差；2、計(jì)算歸一導(dǎo)納和奇偶阻抗地?cái)?shù)據(jù)舍入地誤差；3、理論計(jì)算沒(méi)有考慮基片地?fù)p耗,而ADS軟件是一個(gè)工程軟件，設(shè)計(jì)模擬過(guò)程中考慮了基片地?fù)p耗、外界地干擾等各種因素，使得每一節(jié)地耦合線(xiàn)得Q值降低，一共有4節(jié)，從而帶寬明顯