微波電路與系統(tǒng)仿真實驗2

微波電路與系統(tǒng)仿真實驗22.1濾波器的設計與仿真微波濾波器的技術(shù)指標頻率范圍：濾波器通過或截斷信號的頻率界限。通帶衰減：濾波器殘余的反射及元件引起的損耗。阻帶衰減：決定了濾波器的性能和種類。寄生通帶：分布參數(shù)傳輸線段頻響特性的周期性引起。群時延特性：當濾波器作為延時網(wǎng)絡時必須考慮。2.濾波器的設計步驟簡介濾波器的設計步驟簡介：確定指標。選擇結(jié)構(gòu)，包括物理結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)。電路的仿真設計。三維仿真設計（腔體濾波器）。參數(shù)優(yōu)化。繪制加工圖形文件。3.低通（帶通）濾波器的仿真低通（或帶通）濾波器的仿真步驟：創(chuàng)建項目。創(chuàng)建低通（或帶通）濾波器電路圖。設置S參數(shù)仿真器。對S參數(shù)進行仿真，并將測試結(jié)果以圖形和數(shù)據(jù)兩種方式顯示，在曲線上增加光標，要求光標位置顯示技術(shù)指標要求的頻率處。生成布局圖。學習使用參數(shù)調(diào)諧功能，實時觀察仿真結(jié)果。了解某一參數(shù)變化時對仿真結(jié)果的影響。設計指標通帶頻率范圍：3.0-3.1GHz；通帶內(nèi)衰減：<2dB，起伏<1dB；阻帶衰減：2.8G以下以及3.3GHz以上衰減：>40dB；端口反射系數(shù)：<-20dB。微帶帶通濾波器的設計微帶帶通濾波器的設計在進行設計時，主要是利用濾波器的S參數(shù)作為優(yōu)化目標進行優(yōu)化仿真。

S21（S12）是傳輸參數(shù)，濾波器通帶、阻帶的位置以及衰減、起伏全都表現(xiàn)在S21（S12）隨頻率變化的曲線的形狀上。

S11（S22）參數(shù)是輸入輸出端口的反射系數(shù)，由它可以換算出輸入、輸出端的電壓駐波比。如果反射系數(shù)過大就會導致反射損耗增大，并且影響系統(tǒng)的前后級匹配，使系統(tǒng)性能下降。生成濾波器的原理圖在原理圖設計窗口中選擇微帶電路工具欄窗口左側(cè)的工具欄變?yōu)橛覉D所示在工具欄中點擊選擇耦合線Mcfil，并在右側(cè)的繪圖區(qū)放置。選擇微帶線MLIN以及控件MSUB分別放置在繪圖區(qū)域中選擇畫線工具將電路連接好，連接方式見下頁圖。生成濾波器的原理圖設置微帶電路的基本參數(shù)上頁圖中五個Mcfil表示濾波器的五個耦合線節(jié)，兩個MLIN表示濾波器兩端的引出線。雙擊圖上的控件MSUB設置微帶線參數(shù)H：基板厚度（0.8mm）Er:基板相對介電常數(shù)（4.3）Mur：磁導率（1）Cond：金屬電導率（5.88E+7）Hu：封裝高度（1.0e+033）T：金屬層厚度（0.03mm）TanD：損耗角正切（1e-4）Rough：表面粗糙度（0mm）設置微帶器件的參數(shù)雙擊兩端的引出線TL1、TL2，分別將其寬長設置為1.52mm和2.5mm（其中線長只是暫定，以后制作版圖時還需要修改）。平行耦合線濾波器的結(jié)構(gòu)是對稱的，所以耦合線節(jié)1、5及2、4的參數(shù)是相同的。耦合線節(jié)的這些參數(shù)是濾波器設計和優(yōu)化的主要參數(shù)，所以要用變量代替以便后面修改和優(yōu)化。雙擊每個耦合線設置參數(shù)，W、L、S分別設為相應的變量，單位為mm,其中W1、W2表示該器件左右相鄰兩側(cè)的微帶器件的線寬，在設置W1、W2時為了讓它們顯示在原理圖上，要把Displayparameteronschematic的選項勾上。設置微帶器件參數(shù)后的原理圖微帶帶通濾波器的理論依據(jù)

下圖是一個微帶帶通濾波器及其等效電路，它由平行的耦合線節(jié)相連組成，并且是左右對稱的，每一個耦合線節(jié)長度約為四分之一波長（對中心頻率而言），構(gòu)成諧振電路。

等效電路2.2濾波器S參數(shù)的優(yōu)化低通（帶通）濾波器的優(yōu)化步驟：在電路圖中添加優(yōu)化器和優(yōu)化目標采用不同的優(yōu)化方法對電路進行優(yōu)化，并觀察S參數(shù)的變化，判斷其是否達到優(yōu)化目標。比較不同優(yōu)化方法的優(yōu)化效果。對優(yōu)化后的電路結(jié)果進行更新顯示。選擇較好的一個仿真結(jié)果，保存電路圖，并生成布局圖。使用ADS中自帶的設計向?qū)Чδ?，輸入相同的技術(shù)指標，比較其仿真結(jié)果與自己仿真結(jié)果的區(qū)別。優(yōu)化變量的設置設置好優(yōu)化變量w1的值,其余的優(yōu)化變量設置方式相同優(yōu)化變量的設置S參數(shù)仿真電路設置優(yōu)化目標的設置優(yōu)化后的仿真曲線板圖仿真窗口軟件仿真注意事項要有好的軟件設計習慣

各種文件的命名電路的布局以及參數(shù)的設置和選擇要有合理的設計順序2.3使用設計向?qū)гO計濾波器在原理圖設計窗口執(zhí)行菜單命DesignGuide→PassiveCircuit，在彈出的對話框中選擇ControlWindow如下圖所示:使用設計向?qū)гO計濾波器點選對話框中左側(cè)會出現(xiàn)右圖所示工具欄。點擊CLFltr模型以及MSUB放置在繪圖區(qū)域中,并對其進行參數(shù)的設定。從對話框SmartComponent中選擇添加的模型，點擊Design進行自動設計。濾波器子電路如上圖所示，設計出子電路后，再通過向?qū)нM行仿真優(yōu)化可以很快設計出電路。仿真結(jié)果軟件仿真注意事項

物理概念要明確，不要在無意義的地方花時間