微带低通滤波器的设计与仿真.docx
- 文档编号:26936764
- 上传时间:2023-06-24
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:395.72KB
微带低通滤波器的设计与仿真.docx
《微带低通滤波器的设计与仿真.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微带低通滤波器的设计与仿真.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
微带低通滤波器的设计与仿真
微带低通滤波器的设计与仿真
分类:
电路设计
嘿嘿,学完微波技术与天线,老师要求我们设计一个微带元器件,可以代替实验室里的元器件,小弟不才,只设计了一个低通滤波器。
现把它放到网上,以供大家参考。
带低通滤波器的设计
一、题目
第三题:
低通滤波器的设计
技术参数:
f<800MHz;通带插入损耗;带外100MHz损耗;特性阻抗Z0=50Ohm。
二、设计过程
1、参数确定:
设计一个微带低通滤波器,其技术参数为f<800MHz;通带插入损耗;带外100MHz损耗;特性阻抗Z0=50Ohm。
介质材料:
介电常数£r=2.65,板厚1mm。
2、设计方法:
用高、底阻抗线实现滤波器的设计,高阻抗线可以等效为串联电感,低阻抗线可以等效为并联电容,计算各阻抗线的
宽度及长度,确保各段长度均小于X/8(入为带内波长)。
3、设计过程:
(1)确定原型滤波器:
选择切比雪夫滤波器,?
s=fs/fc=1.82,?
s-1=0.82及Lr=0.2dB,Ls>=30,查表得N=5,原型滤波器的归
一化元件参数值如下:
g1=g5=1.3394,g2=g4=1.3370,g3=2.1660,gL=1.0000。
该滤波器的电路图如图1所示:
Oh
(2)计算各元件的真实值:
终端特性阻抗为Z0=50?
,则有
C1=C5=g1/(2*pi*f0*Z0)=1.3394/(2*3.1416*8*10^8*50)=5.3293pF,
C3=g3/(2*pi*f0*Z0)=2.1660/(2*3.1416*8*10^8*50)=8.6182pF,
L2=L4=Z0*g2/(2*pi*f0)=50*1.3370/(2*3.1416*8*10^8)=13.2994nH。
(3)计算微带低通滤波器的实际尺寸:
设低阻抗(电容)为Z0I=15?
。
经过计算可得W/d=12.3656,£e=2.443,贝U
微带宽度W1=W3=W5=W=1.000*12.3656=12.3656mm,
各段长度I1=I5=Z0I*Vpl*C1=15*3*10A11/sqrt(2.4437)*5.3293*10A-12
=15.3412mm,
I3=Z0I*Vpl*C3=15*3*10A11/sqrt(2.4437)*8.6182*10A-12
=24.8088mm,
可知各段均小于入/8符合要求。
设高阻抗(电感)为Z0h=95?
。
经过计算可得W/d=0.85,£e=2.0402则
微带宽度W2=W4=W=1.0000*0.85=0.85mm,
各段长度l2=l4=Vph*L2/Z0h=29.4031mm,
带内波长入=Vpl/f=3*10^11/(sqrt(2.0402)*8*10^8)=262.5396mm,入/8=32.8175mm
可知各段均小于入/8符合要求。
4)参数修正
经过反复优化与调试,最终确定的低通滤波器的各参数如下:
低阻抗线W1=W3=W5=14.30mm
l1=l5=18.50mm
l3=26.97mm
高阻抗线W2=W4=1.05mm
l2=l4=30.77mm
三、仿真调试与结果
本仿真基于ADS软件,设计中的低通滤波器的电路原理图如图2所示:
按图连线,设置好参数后,运行仿真,得到S(2,1)(dB)关于f(MHz)的曲线图如图3及图4所示:
Il
/「「i.
■feml
■I=
Ninn^l
Z=60Ohm
-q
川\|-'亠'
■'Lt...
Subsr=WSLJbl:
呻105mrn
I“忙十:
L=X77mm
Fn
Subsl=™MSub1"
4.310mm
L=13S0mm
U3ubst=-M3ubrVV=105mm.L=3077mm
占h二匸r...「口
Subst="MSuhr
W=143Jm-dfi'
■L-2b.97mrn
M_L'J.,=
TL3
Sbbitt="M&ubT
V^14.30mm'
-L=16.50rniim-
MSutb
S4=ARAMENTERS
上;茁‘:
■Num=?
”
2=50Ohtn
叮匚卜门
MS'dbl--
H=1.JOkm他...Er=?
eS,,_
Corid=LQE*1OCte+Wmmr=0'03mm■■
rafiO=O..Rough=Omm
■St3rt=0■
-Stop盂□6GMz-
.Step=1(].MHi.
由图3可以看出,设计的低通滤波器在频率大于1100MHz时,即通带外300MHz处,才使得滤波器的插入损耗L大于20dB,不满
足设计要求。
但由图4可知,通带内损耗小于2dB,符合要求。
plO't_vs(dB{S{2,1)).freq)
-50
000.20406031.0131416
freq*GHz
plot^V5CdB(S(2J)Kfreq)
freq.MHz
据此,在电路原理图上设置一个变量控制器以及优化控制器,用以优化滤波器的参数,如图5所示:
GOAL
Optin-■■-
Optinil....
OptiimType=RandomMa)dtefs=20CDesiredError=:
Cl01Siatu5Le?
Gl-4'■
FiralAnalyeiE^"NorieNcrnnalizeG□日IsFriDSetBestValues^yesS^ed=
oals=yes
SaveCLjrrentEF=no
.GOAL
'OptirnGoaM'*”’
E?
(pT=-dlBCS(:
-,1))'■'
HSimlnStancer4ani.e=".SP1"
Mirt—2
Map
•Waightldo''
RarigeVar|1!
=Treq'
-RsngeMin[1]=!
0fVlH?
■
RangeMax[1f^SOOMHz.
S^veSolrig^yes
S哥eGo^J沪丫西’S訓eOptimgfs=noUpdateDatase1=yesSaveMotTkial=noSaveAllllerations=nalj£eA'(lOptVars=yes
——IIII■
圍W
和1•
*2-0.36{a}.11=15.34{0}
■IIr^1J■
□=39.40{o}13=54.^{□}■
通过优化以后,再仿真得到的滤波器特性曲线如图6与7所示:
由图6可以看出,设计的低通滤波器在频率大于900MHz时,即带外100MHz处,滤波器的插入损耗L大于20dB,满足设计要求。
plot_vs(d'B(S21)Xfreq)
-60
freq.GHz
由图7可以看出,设计的低通滤波器在频率小于760MHz时,滤波器的插入损耗小于2dB,在800MHz处不到6dB,约有40MHz
的误差,基本满足设计要求。
plot_vs{dB(S(2J)),freq)
--
-6—
1I―II1—I―ff—I—IIr1—jI—I—IIj―nI—i―I—I―I—I—r|―ii―t—r|i―i—ii—
100200300400500600700300
freq.MHz
参数调整好后,导出微带线的版图,如图8所示:
SI
■IlB
*
k
「iJWiAMWJLUVJUUJJUVJAJLVAUJUUlJiM
b™
..・冲.■-..Lilia.:
芟:
m
nwM
BIh
nftainpftin
调整好布局,对其进行仿真(注意端口的放置,图中端口
1、2分别放在上下两个顶点处),得图
9所示特性曲线:
----------OOOOOOTJ笛
-eo-
0.0
10
15
3.0
Frequency
可以看出,该曲线与原理图的仿真相近,只是带外100MHz(即900MHz~1100MHz)损耗仍旧小于20dB,1100MHz以后才有大于
20dB的损耗,存在约200MHz的偏差。
如需要更加精确的仿真结果,则要重新反复地优化微带的参数。
附1:
Smith圆图
freq.OOOOHztc3.000GHz)
图10
附2:
寄生通带
plot_vs(dB(S(2⑴),freq)
freq,GHz
图11
四、AUTOCAD图
图12
这个图拿去做板的话不适用,得自己用autoCAD画出来,并标上尺寸。
如图13所示:
图13
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微带 滤波器 设计 仿真
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)