《ads课程设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ads课程设计报告（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电磁场与微波技术课程设计报告课题：微带低通滤波器的设计专业：通信工程班级：0802曾水香林少玲洁然指导老师：胡驰设计时间：2011年3月13日一2010年6月13日工程学院电子信息与电气工程系通信教研室、八、刖言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。微带电路具有体积小，重量其中用微带做滤波器以及熟悉ADS软件的轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛,是其主要应用之一，因
2、此本次设计是对微带滤波器的学习,使用，与此同时加深对微波的理解。滤波器是一种选择装置，他对输入信号进行加工和处理，从中选出某些特定的信号进行输出，主要任务是对输入信号进行选频加权传输。目录1微带滤波器的原理32滤波器的分类33微带滤波器的设计指标44微带低通滤波器的设计44.1建立工程64.2原理图和电路参数设计64.3微带线的设计步骤114.4设计图的仿真144.5优化电路参数155设计小结216设计心得217参考资料211微带低通滤波器的原理低通滤波器根据定义应该是：在通带滤波器的变换器损耗LA为零，而在止带LA应该无穷大。低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的
3、电路，其作用主要有两个，一是滤去信号中的中频和高频成分，使滤波器输出的低频有用信号成分尽可能强；二是抑制信号带外噪声，使滤波器输出噪声的成分尽可能小，减小噪声对信号的影响。微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。本设计采用切比雪夫滤波器，实际设计中可以用近似公式求N1I
4、n(空)cosh()/cosh(J)s1s2其中1f1fs1tantanstan2o2f。2f。.10LAr/101Las/20a10As（4-1b）fs为阻带衰减的频率，LAr为通带衰减最大值，LAs为阻带衰减最小值但为了方便，通常可以由查阅已做好的图表得出。如下图1-1所示：SC70T|購Ltd*OOOMQOOIGDIXDM2SOIQOU3.专业.整理.2微带滤波器的设计指标微带滤波器的设计指标主要包括：(1) 绝对衰减(Absoluteattenuation):阻带中最大衰减(dB)。(2) 带宽(Bandwidth)：通带的3dB带宽(flowfhigh)。(3) 中心频率：fc或f0
5、。(4) 截止频率：下降沿3dB点频率。(5) 每倍频程衰减(dB/Octave):离开截止频率一个倍频程衰减(dB)。(6) 微分时延(differentialdelay):两特定频率点群时延之差以ns计。(7) 群时延(Groupdelay):任何离散信号经过滤波器的时延(ns)。(8) 插入损耗(insertionloss):当滤波器与设计要求的负载连接，通带中心衰减，dB(9) 带波纹(passbandripple):在通带幅度波动，以dB计。(10) 相移(phaseshift):当信号经过滤波器引起的相移。(11) 品质因数Q(qualityfactor):中心频率与3dB带宽之比
6、。(12) 反射损耗(Returnloss)(13) 形状系数(shapefactor):定义为。(14) 止带(stopband或rejectband):对于低通、高通、带通滤波器，指衰减到指定点(如60dB点)的带宽。工程应用中，一般要求我们重点考虑通带边界频率与通带衰减、阻带边界频率与阻带衰减、通带的输入电压驻波比、通带相移与群时延、寄生通带。前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)；输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小；群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为dU/df，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真；
7、寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带出现寄生通带。3微带低通滤波器的设计本次计一个微带低通滤波器，滤波器的指标如下：通带截止频率：5.8GHz阻带增益：在6.3GHz以上大于25dB,由滤波器的S21参数决定。通带的反射系数：小于0.2dB，由滤波器的S11参数决定。在进行设计时，我们主要是以滤波器的S参数作为优化目标。S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及增益、衰减全都表现在S21(S12)随频率变化的曲线上。S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，影响系统的
8、前后级匹配，使系统性能下降。了解了滤波器的设计原理以及设计指标后，下面开始设计微带低通滤波器。为了方便起见，用ADS本身自带的功能计算所需的阶数。3.1建立工程新建工程，选择【File】-【NewProject】，系统出现新建工程对话框。在name栏中输入工程名：k，并在ProjectTechnologyFiles栏中选择ADSStandard:Lengthunitmillimeter，默认单位为mm如图所示。单击OK完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。3.2原理图和电路参数设计工程文件创立完毕后，下面介绍微带低通滤波器的原理图设计过程。由于ADS中自带了一个滤波器的设计工具，因此为了
9、得到微带滤波器，我们先用集总参数元件设计符合要求的低通滤波器，然后再转换成分布参数的滤波器,具体过程如下：1进入ADS主窗口后，在已建立的工程k_prj中新建NewDesign一个原理图设计窗口2选择菜单栏中的【DesignGuide下的【Filter】命令系统将弹出一个名称为“Filter:1”的窗口如图所示：在“Filter:1”窗口选择“FilterControlWindow”，单击【OKI,系统弹出名为“FilterDesignGuide”窗口，如图所示：4点击【componentpalette-All】显示各种滤波器，选择低通滤波器在设计界面上点击得到图DALCLowpass1$A_
10、LCLowFiasGIjT1-5回到“FilterDesignGuide”窗口，点击filterassistant，得到下图:ScuresLondFirstELeiKntIFL-allelVRasper=tTe尊曹威intiam|Vi讯AllMui单1g(cE)CvfiFV：MFiltertssistantSiniiLatin由ccistantTida虹ElEt4XtIliEJllaykccLEtAThtrich-CD卜DitSiipiInfmiti血Order.4riiaiBuirIiiEertionLo三吕O.DOQDDeeiEHEearaiHilp6、调整参数，如图所示:7、将参数全部显
11、示于图中，点击【ok】:j_QDTrDA_LCLowpassDT1_drDA_LCLowpassDT1+,.Fp二5.8GHzFs=6.3GHzAp=0.15dBAs=25,5dBN=13Responselype=ChebyshevMinLarC.-MinimumInductanae.JRg=50OhmRI=50OhmMaxRealizations=258、单击菜单栏的图标_1,生成低通滤波器原型，如下图所示:9、在原理图上加上负载后，其波形如图所示:3.3微带线的设计步骤1、根据滤波器的原型元件参数计算相移，微带线的最高阻抗和最低阻抗分别取120欧姆和15欧姆，再利用公式Bl,CZc180、
12、（花）（U），=（lRs/Zh）?（180?n）利用【tool】中的linecalc计算，结果填于下表中:元件BlW(mmL(mm)并联电容0.7198655512.3812.9784001.118860串联电感1.96414546.90.4056804.785930并联电容1.23684221.2712.9784001.922310串联电感2.18673352.230.4056805.329830并联电容1.28378722.0812.9784001.995520串联电感2.221353.060.4056805.414530并联电容1.29165522.2112.9784002.007270
13、串联电感2.22129253.060.4056805.414530并联电容1.28377922.0812.9784001.995520串联电感2.18671152.230.4056805.329830并联电容1.2368321.2712.9784001.922310串联电感1.96415146.90.4056804.785930并联电容0.71990565412.3812.9784001.118860,总阻抗50欧姆2.6459608.6415702、在设计界面中选择8个mlin和7个mloc根据上表设置WL3、选择控件插入原理图中，并双击设置:8IMSUB-JMSub1-,PH=1mm.-.
14、Ei=2?,Con(5-8Ei-711Hii=1iD*0B3mmT=0.05mmTaliD-0.00038Rejgh0mm4、插入负载和地各两个，插入仿真控件:S-PARAMETEWSLaram，SP1.SbHtOHz.Shp=10.0&HzStep=fflMHz得到下图:Jenr.一凹.TwiiTLtlMn-1勺i讣幣ubTtiVIa岬一111行时隅册-w=OiqJhLi-帕叫眄旳林igomes:n5112TLJPUH*-H=QS8CikwiL-5.4IOherCZNUMIS时吩旳1胺肋mL-290ninNLNTL15直皿喩iin诽寸64囲血mL-ae+iDnfi-ILfTVT.i删.-.35E30h如.Nji-2:MOWriiMl%：1L7BLOC-TL8Sitel-sWSuH1T19卅L-1.1iM60timL鸭空MD柚L-UBESZlrfirhTL10祁小；i卜-维口疳3M佃bUOJl?Or-nHL：112加區litMLDCTU5&ja=MSij；rSirtit-jH：StilDDCtUiD1GhI两I仁：”加-MnoEr=2J2Canf.KiTHul.CtetQCnflKJHf
