1、基于ADS微带线带阻滤波器设计电磁波与微波技术课程设计 课 题:带阻滤波器的设计与仿真 指导老师: 姓 名: 学 号:一:课程设计要求1.1 设计题目:带阻滤波器的设计与仿真。1.2设计方式:分组课外利用ads软件进行设计。1.3设计时间:第一周至第十七周。1.4 带阻滤波器中心频率:5.8GHz;相对带宽:9%;带内波纹: 25dB;在频率5.3GHz和6.3GHz处, 衰 减3dB;输入输出阻抗:50。二:初步设计过程利用微带短截线带阻滤波器的理论基础,可以方便地设计出符合技术指标的微带短截线滤波器。下面我们用ADS设计并仿真微带短截线带阻滤波器的原理图,。微带短截线带阻滤波器的设计指标如
2、下:中心频率:5.8GHz;相对带宽:9%;带内波纹: 25dB;在频率5.3GHz和6.3Hz处, 衰减3dB;输入输出阻抗:50。2.1创建原理图 启动ADS软件创建一名为Filter_Stubl的原理图。2.2 利用ADS的工具tools完成对微带线的计算利用ADS提供的工具tools,可以进行微带线物理尺寸和电参数之间的数值计算,若给定微带线的特性阻抗和电长度,可以计算微带线的宽度。(1)设置微带线参数 在【Microstrip Substrate】对话框中进行设置,设置好后在原理图中有:(2)在微带线元件面板上,选择一个微带线MLIN,插入原理图的画图区。(3)在画图区中选中微带线M
3、LIN,再选择【tools】调出【LineCalc】计算窗口。算出所需参数(4) 通过上述计算得到的数据,是微带短截线带阻滤波器的尺寸。2.3 设计原理图(1)保留前面设置的微带线参数,删除原理图中的一个微带线MLIN。(2)在原理图的元件面板列表上,选择微带线【Tlines-Microstrip】元件面板上出现与微带线对应的元件图标。在微带线元件面板上,选择微带线MLIN,4次插入到原理图中,并做如下设置:(3)在微带线元件面板选择微带线的T形结MTEE,3次插入到原理图中,并做如下设置:(4)在微带线元件面板,选择终端开路的微带线MLOC,3次插入原理图中,并做如下设置:(5)在S参数仿真
4、元件面板上,选择负载终端Term,2次插入原理图中,并让两个负载均接地。(6)在中,双击VAR,打开【Variables and Equations】对话框,在对话框中分别对x1,x2,x3进行设置 其结果如下:原理图的工具栏,选择变量【var】按钮,插入原理图(7)应用连接工具,将MTEE , MLOC,Term和 MLIN 相连如下图:2.4 原理图仿真 (1)在S 参数仿真元件面板上,选择S参数仿真控件SP,插入到原理图中,并设置如下:(2)对微带短截线带阻滤波器的原理图仿真。(3)数据显示,结果如下:(4)对比设计指标发现此设计在多个方面存在不足,所以接下去对初步设计进行优化。三:优化
5、过程3.1在原理图的元件面板列表上,选择优化元件【Optim/Stat./yield/DOE】项,在优化的元件面板上,选择优化控件Optim插入原理图的画图区,并选择目标控件Goal插入原理图的画图区,共4个。3.2双击Optim ,打开【Nominal Optimization】窗口,在其中设置优化控件,设置优化控件的步骤如下: 选择随机Random 优化方式 优化次数 100 次,其余保持默认状态。3.3分别设置Goal1,Goal2,Goal3,Goal4 控件,结果如下(经调试后的参数):3.4点击仿真【Simulate】图标,运行仿真,等仿真结束后,选【Simulate/Update
6、 Optimization Values】命令,将优化后的值保存在原理图中。3.4 对比结果 查看优化后的曲线图可知: 在5.3GHz 处,m1为-9.713dB 在5.8 GHz 处,m3为 -35.817dB 在 6.3GHz处, m2为-9.105dB可见经优化后的结果比初步设计更加接近课题要求,虽然还有一点偏差。四:版图生成及仿真4.1 将原理图生成版图前,使用工具栏按钮关闭S参数仿真的两个“Term”及接地。4.2 执行菜单命令,弹出设置窗口4.3 单击OK出现下图所示窗口,单击OK,然后生成版图:4 .4版图生成后,先设置微带电路的基本参数。(1)执行菜单命令。从原理图中获得MSU
7、B参数。 (2)执行菜单命令,可修改参数,点击OK。4.5单机“Port”按钮,弹出“Port”设置窗口,单机OK,关闭该窗口,在滤波器两边加上端口Port1和Port2。4.6执行菜单名利,弹出仿真设置窗口,在该窗口右侧的“SWEEP Type”选择“Adative”,起止频率与原理图仿真相同,采样点取10,单机UPdate,将设置输入左侧列表,单机仿真按钮,进行仿真。4.7用版图仿真出来的波形4.8可是误差较大,但是还是满足带阻的滤波器的功能。五:设计总结 通过本次设计,对ADS软件有了更深的理解,可以熟练操作ADS中微带线的设计功能。同时也掌握了带阻滤波器的设计。 在此次设计中,我们充分利用图书馆以及网络资源,在借鉴和参考的过程中,逐步确定了本次设计的设计方案。然后通过团队合作分工,渐渐从方案确立,参数计算,初步设计。然后在初步设计后,由指导老师指点下,进行方案的优化以及版图的生成,最后生成版图的仿真波形。 最后出来的结果基本满足设计要求,虽然有一些不足及缺陷,但是这是第一次使用ADS设计微带电路,有结果已经给我们极大的鼓励。通过这次设计让我们对微带线电路的设计有了自信。
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