低通原型滤波器设计.docx

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低通原型滤波器设计

低通原型滤波器设计

一．滤波器的设计指标：

1.具有最平坦的响应。

2.截止频率为2.5GHz。

3.在为4GHz处的插入损耗必须大于20dB。

4.阻抗为50Ω，采用6阶巴特奥兹低通原型，最高实际线阻抗为120Ω，最低实际线阻抗为20Ω，采用的基片参数为d=1.58mm，

=4.2，tan

=0.02，铜导体的厚度t=0.035.

二．设计中涉及的一些参数计算：

-1=

-1=0.6

‘最平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线’可以看出n=6的曲线，当

-1=0.6时，LA>20dB,故最大平坦滤波器级数n=6.

根据‘巴特奥兹滤波器低通原型器件值’可以得到：

g1=0.5176，g2=1.4142，g3=0.9318，g4=0.9318，g5=1.4142，g6=0.5176

三．滤波器原理图的设计：

图

（1）滤波器原理图基本结构

以下是对滤波器中微带电路的电气参数和尺寸设置：

1.MSub控件的参数设置

图

（2）介质基片参数设置

2.元器件参数设置

图（3）微带线计算窗口

参数显示窗口包括了物理尺寸参数设置（【Synthesize】按钮）和电气尺寸参数设置（【Analyze】按钮）。

在电尺寸参数设置栏设置：

=50Ohm，表示微带线的特性阻抗50Ohm

E_Eff=90deg，表示微带线的电长度为90deg

单击【Synthesize】可以再【Physical】栏显示微带线的线宽W=3.087mm和长度L=16.689mm

同理：

可以计算出各滤波器节的参数。

3.微带线的长L，宽W是滤波器设计和优化的主要参数，这里还需要设置其优化的取值范围。

首先打开微带线参数设置栏

图（4）

然后点击Tune/Opt/Stat/DOESetup…进入微带线的优化范围设置窗口，如图（5），然后对微带线逐一设置。

图（5）

电路参数设置到此就完成了，完成后的电路图如图（6）

四．仿真参数设置和原理图仿真

图（7）完成S参数仿真设置的原理图窗口

如图（7）连接好电路后就可以开始原理图仿真，仿真结果如图所示：

从图中可以看出，滤波器的参数并没有达到指标要求，所以优化电路参数。

五．滤波器电路参数优化

1．在原理图设计窗口中选择优化面板列表，在面板列表中选择优化控件Optim添加到原理图。

图（8）将优化次数Numberofiterations设置为500

2.在优化面板中选择优化目标控件Goal，然后设置其参数

其中OptimGoal1和OptimGoal2的优化参数是S21，用来设定滤波器的带通和阻带的频率范围及衰减情况；OptimGoal3优化的是S11，用来设定带通内的反射系数

图（9）完成设置的目标控件

3.设置完成后的原理图为：

4．开始优化仿真

图（10）状态窗口

在如图（10）的状态窗口中，CurrentEF=0，达到了优化目标。

图（11）S21和S11数据显示窗口

从数据显示窗口中可以看出优化后的结果满足设计要求，优化完成。

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