實(shí)驗(yàn)二微帶濾波設(shè)計(jì)與仿真

實(shí)驗(yàn)二、微帶濾波器設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)習(xí)濾波器設(shè)計(jì)原理；2、學(xué)習(xí)利用ADS進(jìn)行濾波器仿真設(shè)計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)原理：濾波器的基礎(chǔ)是諧振電路，它是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)通帶內(nèi)頻率信號(hào)呈現(xiàn)匹配傳輸，對(duì)阻帶的頻率信號(hào)失配而進(jìn)行反射衰減，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜過(guò)濾功能。濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻四種類型，鏡像參量法和插入損耗法是設(shè)計(jì)集總元件濾波器的常用方法。對(duì)于微波應(yīng)用，這種設(shè)計(jì)必須變更到由傳輸線組成的分布器件上。Richard變換和Kuroda恒等關(guān)系提供了這個(gè)手段。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、利用ADS提供的設(shè)計(jì)向?qū)Э焖僭O(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，其指標(biāo)要求如下：⑴具有最平坦的相應(yīng)，通帶內(nèi)紋波系數(shù)小于2，⑵通帶截止頻率fp=4GHz，⑶阻帶截止頻率fs=8GHz處的插入損耗必須大于15dB，⑷輸入輸出阻抗為50Ω。2、微帶線工作原理微帶線是目前比較流行的平面?zhèn)鬏斁€，它可以利用光繪來(lái)加工，并且容易與其它無(wú)源和有源的微波器件集成，微帶線是準(zhǔn)TEM模式，它的相速、傳播常數(shù)和特性阻抗可以由靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)解獲得。接地板（銅，鋁）導(dǎo)體帶條（良導(dǎo)體構(gòu)成，寬約1毫米）介質(zhì)基片（固體介質(zhì)）四、設(shè)計(jì)步驟：1、在主窗口菜單欄新建工程Step_Filter.2、在Step_Filter工程中建一個(gè)名為Filter_micro_lpf的原理圖。3、執(zhí)行菜單命令[DesignGuide]→[Filter],彈出如下圖所示的濾波器選擇對(duì)話框。4、選擇“FilterControlwindow”，單擊OK,得如下圖濾波器設(shè)計(jì)窗口。濾波器設(shè)計(jì)助手仿真助手分析助手5、單擊工具欄中圖標(biāo)，在原理圖元件面板中有“FilterDG-ALL”,如下圖。得濾波器向?qū)е械母鞣N模型。6、在“FilterDG-ALL”元件面板中選擇一個(gè)雙端口低通濾波器模型（Low-passfilterDT），這時(shí)系統(tǒng)彈出一個(gè)提示對(duì)話框，如圖。7、單擊OK,并將選擇的雙端口低通濾波器添加到原理圖中。8、重新回到開(kāi)始的設(shè)計(jì)向?qū)е?，然后打開(kāi)“FilterAssistant”標(biāo)簽頁(yè)，可以看到如下帶有濾波器參數(shù)設(shè)置和濾波器幅頻參數(shù)設(shè)置的窗口。對(duì)應(yīng)的仿真濾波器名紋波系數(shù)阻帶損耗相應(yīng)類型幅頻特性曲線阻帶截止頻率通帶截止頻率首元件連接類型9、選擇濾波器類型。選擇MaximallyFlat.10、在濾波器向?qū)е休斎朐O(shè)計(jì)參數(shù)，單擊【Redraw],即可得到一個(gè)巴特沃斯相應(yīng)曲線。12、所有參數(shù)設(shè)置完成后，單擊【Design]按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)一個(gè)集總參數(shù)濾波器。13、返回原理圖窗口中，雙擊濾波器模型，查看濾波器的參數(shù)。14、單擊ComponentOptions按鈕，設(shè)置濾波器參數(shù)顯示對(duì)話框。15、勾選所有按鈕，得到如圖顯示參數(shù)。16、查看模型中的具體電路，選擇該模型，單擊圖標(biāo)。得如圖所示設(shè)計(jì)的子電路。17、設(shè)置好濾波器相應(yīng)參數(shù)后，在濾波器向?qū)е羞x擇“SimulationAssistant”標(biāo)簽頁(yè)。修改濾波器仿真設(shè)置如圖。18、單擊【Simulate]按鈕，開(kāi)始仿真，這樣一個(gè)集總參數(shù)濾波器設(shè)計(jì)完成，但由于頻率高，不宜采用集總參數(shù)元件，需要將其轉(zhuǎn)換為分布電路器件，這樣采用Richards變換和Kuroda等效來(lái)實(shí)現(xiàn)。集總參數(shù)濾波器轉(zhuǎn)換為微帶濾波器

Richands變換是將一段開(kāi)路或短路傳輸線等效為分布的電感或電容元器件的理論。即將串聯(lián)電感等效為一段短路截線，將并聯(lián)電容等效為一段并聯(lián)開(kāi)路截線。但實(shí)際的微帶線電路設(shè)計(jì)中串聯(lián)短路短截線是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。Kuroda等效給出了并聯(lián)開(kāi)路截線和一段傳輸線與串聯(lián)短截線和一段傳輸線兩種電路之間的一種轉(zhuǎn)換方法。1、Kuroda等效設(shè)計(jì)濾波器步驟用Kuroda等效設(shè)計(jì)濾波器大體分以下幾步驟：⑴根據(jù)Richards規(guī)則將集總參數(shù)的串聯(lián)電感和并聯(lián)電容變換成短路短截線和開(kāi)路短截線。⑵Kuroda等效通過(guò)加入相應(yīng)的微帶傳輸線把串聯(lián)短截線變換為并聯(lián)短截線。⑶選擇微帶線參數(shù)（厚度、介電常數(shù)及介質(zhì)損耗等）根據(jù)計(jì)算的特性阻抗確定各部分微帶線段尺寸，然后進(jìn)行電路仿真。2、LC濾波器到微帶濾波器轉(zhuǎn)換過(guò)程⑴單擊濾波器設(shè)計(jì)向?qū)е械膱D標(biāo)，打開(kāi)濾波器轉(zhuǎn)換助手對(duì)話框，如圖。⑵選擇”LCtoTline”選項(xiàng)，單擊集總參數(shù)器件，將會(huì)出現(xiàn)如圖窗口。⑶單吹擊窯，席然后皆單擊【A濁dd豎A育ll何]按鈕濤，添槽加原展理圖鍬中的L1和L2。單倦擊【T茂ra濟(jì)ns惹fo災(zāi)rm稠]按鈕猛把電廁感傳捏喚成非短路帥串聯(lián)涉?zhèn)鬏敯妇€。⑷單決擊呼圖標(biāo)舍返回飯，單籮擊并思聯(lián)電賽容隙，出踐現(xiàn)電疊容轉(zhuǎn)悅換窗峽口。⑸最學(xué)后得備到如糟圖的桶短截征線轉(zhuǎn)鹿換電股路⑹單蔥擊敢圖標(biāo)光返回骨到濾扭波器雹轉(zhuǎn)換輩助手浸對(duì)話吃框，導(dǎo)選中床“Tl撒in姐e賊to席T取li欄ne大(k扶ur演od豆e)吧”開(kāi)始催進(jìn)行ku屬ro蘇da轉(zhuǎn)換脂。⑺單軟擊”Ad對(duì)d嶺Tr話an糾sm頁(yè)is院si已on焰L泊in踏es漿“中的【B幣ef毅or模e梨Ne腐tw急or誤k]按鈕濕在輸宰入端躬口添佩加一代個(gè)單橡元器歉件。農(nóng)同樣漁單擊【A仿ft唐er捏N裹et滅wo秤rk坡】按鈕蛙添加候輸出雙端的暖一個(gè)襲單元域器件步。添啞加后帖的電提路如辜圖。⑻在請(qǐng)濾波測(cè)器轉(zhuǎn)肥換助奸手對(duì)助話框市中，款選擇齡，然別后單溫?fù)簟続擺dd滲】按鈕絲式添加鴨這對(duì)伸轉(zhuǎn)換準(zhǔn)，單綁擊【T黑ra雕ns昂fo厘rm吩】按鈕踢，進(jìn)四行Ku黨ro躲da轉(zhuǎn)換剝，用項(xiàng)同樣李的方姿法選唇擇萬(wàn)進(jìn)襯行轉(zhuǎn)陣換，觀得如積圖。⑼選災(zāi)中”LC銷,T型li倆ne瞇t戶o涉Mi刑cr葡os見(jiàn)tr飯ip夏”選項(xiàng)縫，單妥擊短鍛截線汽圖丑標(biāo)，餡單擊【A卵dd罰】按鈕經(jīng)添加自所有桶短截蠻線到堤微帶辦線的段轉(zhuǎn)換爐，如扶圖。（10）設(shè)鏈置基仗片厚糕度為30飼mi舍l，基通片介攜電常抹數(shù)為4.謠4，單筆擊[T踢ra舟ns掌fo勇rm?！堪粹o旗把短蟻截線葉轉(zhuǎn)換堵為微墳帶線倆，單呈擊OK轉(zhuǎn)換視完成保。(溫1m估il誦=0旁.2芹54北×1序0-3mm）11鴿、點(diǎn)礦擊菜酸單l野ay讀ou像t下尼ge謊ne哄ra鋒te村\u窩pd中at睬e隔la咸yo蒸ut脂生成劫微帶引濾波厲器實(shí)燦際版劃圖，憲可以卷對(duì)版蟲(chóng)圖進(jìn)舍行仿揪真。Ku拐ro掀da等效籍后的番仿真12過(guò)、加值入s往參數(shù)漢仿真北端口膚和仿減真控王制器售，設(shè)傳置如椅圖參弦數(shù)執(zhí)躬行仿賴真得脊到如析下結(jié)林果：導(dǎo)仿真鞋曲線猜達(dá)到副預(yù)期屯設(shè)計(jì)墊結(jié)果描。實(shí)驗(yàn)桶報(bào)告1、利仿用AD喂S提供阻的設(shè)燃計(jì)向柏導(dǎo)快咐速設(shè)雕計(jì)一咱個(gè)低餓通濾攜波器龍，其名指標(biāo)耀要求早如下勢(shì)：⑴具慨有最摸平坦液的相描應(yīng)，宜通帶腦內(nèi)紋勁波系門(mén)數(shù)小隙于2，⑵通現(xiàn)帶截吼止頻委率fp娘=2~浸4GH甘z，（顏選擇墨期間險(xiǎn)頻率蝴）⑶阻尋帶截鼻止頻煤率fs衰=6~刺8GH貢z處的陡插入趨損耗藥必須玩大于省20dB，（妙選擇客期間任頻率廟）⑷輸心入輸福出阻竄抗為50奶Ω。2、刪思考城題：紹其他爆類型將濾波革器可姓以通撤過(guò)此飛方法腐進(jìn)行羊設(shè)計(jì)慌嗎？MC海FI稠L時(shí)(M矩ic屢ro雞st宰ri扔p知Co壓up矩le廣d-冷Li懼ne賄F態(tài)il否te準(zhǔn)r云Se伯ct嶺io烘n)Sy斗mb腐olIl孟lu著st巧ra加ti僵onPa鼓ra豈me砍te斧rsSu霸bs輝t繼=林mi偷cr石os指tr健ip研s飲ub遮st義ra江te謝n踢am培eW判=峽li糾ne艇w地id販th街,僚in戴s案pe瓜ci糟fi收ed喇u基ni占tsS牧=速sp吧ac濾in裝g伐be爬tw粘ee訓(xùn)n亭li換ne杜s,朽i殼n扭sp熟ec躍if撫ie正d鑼un潮it改sL眼=隨li腦ne借l倚en慣gt神h,撇i宅n郵sp滔ec辮if縫ie集d貸un押it妖sTe肚mp時(shí)=旬p蕉hy障si戒ca頃l燙te滋mp饅er宇at觸ur俊e,魂i得n°CW1千=儀(觸AD防S召La硬yo扯ut別o窄pt段io柳n)冰w斃id蠢th場(chǎng)o抖f貞li塌ne跪t蝴ha呀t土co化nn揪ec施ts蹈t撇o怖pi齊n例1W2貼=咱(刪AD謝S鮮La艦yo莊ut獄o寬pt利io倍n)好w吊id郊th鑒o滅f錯(cuò)li殲ne筍t晚ha匙t彎co預(yù)nn漠ec碎ts雨t疼o律pi白n邁2Ra寺ng進(jìn)e仙of靈U在sa某ge1Er18電S郊im絞ul愁at預(yù)io說(shuō)n販fr貪eq顛ue舅nc貞y(G味Hz賢)wh醋er索eEr柄=搞d德ie尾le歪ct撫ri捷