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带通滤波器的ADS仿真设计

滤波器的ADS仿真设计

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近年来,微带电路因其体积小、重量轻、频带宽大、易与射频电路匹配等优点,在滤波电路中得到了广泛的应用。

本文借助ADS2005a(Advanced Design System)模拟软件设计了边缘耦合平行耦合线带通滤波器。

基本原理

边缘耦合的平行耦合线由两条相互平行和接近的微带线组成。根据传输线的理论,每条单独的微带线同于小串联电感和小并联电容,平行耦合线也需要考虑耦合电容和电感。

每条微带线的特征阻抗是z0.相互耦合的长度为L,微带线的宽度为W,微带之间的距离是S,偶模特征阻抗为ZE,奇模特征阻抗为ZO。单元电路无法获得良好的频率特性,可采用图1所示的对称级联法获得良好的频率特性。

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主要设计步骤如下:

1.确定滤波器参数:根据要求的截止频率ωH和ωL,选择归一化低通滤波电路的原型,确定归一化

设计参数g1,g2,^gN,gN 1。

2.使用g1,g2^gN,gN 1和BW带通滤波器电路中的设计参数耦合传输线的奇模和偶模特征阻抗:

3.根据微带线的偶模和奇模阻抗,根据给定微带线路板的参数使用ADS中微带线计算器LineCalc计算微带线的几何尺寸W、S、L。

4.连接电路路,计算出来W、S、L扫描参数为输入S1.1、S1.二、模拟。

5.一般来说,理论值的模拟结果与实际结果大不相同,需要优化。Tune优化工具用工具Optim工具。

6.观察最终求之前,观察最终的优化结果。

设计过程

设计要求

中心频率为5GHz,带宽为8%,通带内纹波为3 d B,要求在5.3GHz不少于30处dB的衰减。

1.27厚度的微带电路板参数如下mm,介质相对介电常数为Er=9.8相对磁导率为Mur=1,金属电导率Cond=(S/m),金属层厚度T=0.03mm,损耗正切角TanD=0.表面粗糙度Rough=0mm。

计算参数

1、5.3GHz归一化频率为Ω=1.476。根据要求选择滤波器原型为3dB等纹波切比雪夫低通滤波电路Ω=1.476处30多处dB对于衰减,至少需要选择5阶滤波电路,本文选择5阶滤波电路。相应的归一化参数为:g0=1.0,g1=g5=3.4817,g2=g4=0.7618,g3=4.538,g6=1.0

2.奇模和偶模阻抗可以通过计算得到,如表1所示(单位)Ω)。

3.根据微带电路板参数ADS中间微带线计算器计算两端50Ω微带线参数W=1.224760mm,任意选L为2.5mm。

4.根据图1连接电路,设置电路图中微带电路板和耦合微带线的参数,模拟频率扫描范围设置为4GHz~6GHz,扫描步长为10MHz,如图2所示。

从图2可以看出,中心频率点为4.7GHz,带宽4.4GHz~4.9GHz,10.6%。这显然不符合设计要求,主要是因为中心频率点偏移过大(中心频率点为5GHz,带宽为8%),通带内反射系数(5dB)。这些参数与设计目标差距很大,需要优化。

5、采用Optim优化后可获得各耦合微带线的参数。

4.6GHz~5.4GHz,扫描步长为10MHz,结果如图3所示Maker读取图中各点的参数)。

6.从图3可以看出,优化后的滤波器中心频率为5.0GHz,带宽为4.8GHz~5.2GHz,8%,通带反射系数小于20dB,5.3GHz31.8dB,完全符合设计要求。

结语

本文从边缘耦合平行耦合线滤波器的基本原理出发,充分阐述了一种使用ADS2005a从模拟结果来看,这种方法是可行的。

标签: 低切角损耗电容

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