微波技术基础实验一滤波器的设计

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一、新建滤波器工程和设计原理图
新建一个workspace，并创建原理图。在图中放置电容、电感并用导线连接。双击电容和电感，设置电容为2pF，电感为1.5nH，即完成滤波电路的原理图设计。
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二、设置仿真参数和执行仿真
1.设置仿真参数
在原理图中放置S参数控制器，且具体参数设置如下图。并插入两个端口Term与地，用导线连接。

2.仿真结果
低通滤波器的幅度响应曲线如下图。

3.滤波器电路调谐
由于实际电路有参数要求，滤波器设计不能一步到位，为达设计目标，对滤波器参数进行调节。点击对应图标，弹出“Tune Parameters”对话框后选中原理图中L1、C1、C2。
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单击对话框中“Enable/Disable”后，修改Tune参数。

设置调谐范围后可调节参数，观察S21参数的变化。下图为调谐过程及得到的结果。

三、ads中的滤波器设计向导工具
1.滤波器设计指标
（1）具有最平坦响应，通带内纹波系数小于2
（2）截止频率为4GHz
（3）在w=8GHz的插入损耗必须大于15dB
（4）输入输出阻抗为50Ω
2.滤波器电路的生成
新建原理图并添加一个双端口低通滤波器。在滤波器设计导向中按下图设置滤波器设计参数与幅频曲线的参数。参数设置完成后，点击“Design”按钮，系统将自动设置一个集总参数滤波器。
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设置滤波器所有参数在原理图窗口中显示。左下图为设置过程，右下图为显示结果。

可查看模型中的具体电路如下图。

修改滤波器仿真设置如下图。

仿真结果如下图。

四、集总参数滤波器转换为微带滤波器
Richards变换是将一段开路或者短路传输线等效为分布的电感元器件的理论，即将串联电感等效为一段短路短截线。但实际的微带电路设计中串联电路短截线是无法实现的。Kuroda等效给出了并联短截线和一段传输线与及串联短截线和一段传输线两种电路之间的一种转换方法。
1.LC滤波器到微带滤波器转换
将电感转换为串联短路短截线，电容转换为并联开路传输线。进行Kuroda变换在输入端输出端各添加一个单元器件。按需求选择两组类型进行转换，转换后原理图如图所示。
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添加所有短截线到微带线转换，设置基片厚度为30mil，介电常数为4.4后进行转换。

可查看原理图中滤波器元器件的子电路图如下图所示。

2.kuroda等效后仿真
在原理图中放置终端负载和地，用导线连接。放置S参数仿真控制器，参数设置如图。
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仿真结果如下图，可发现滤波器在4GHz处插入损耗为1.369dB，基本满足设计要求。

五．阶跃低阻抗滤波器的ads仿真
1.滤波器原理图设计与参数设置
添加8个微带线并连接，如下图所示。
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添加微带线参数设置控件，并如下图设置对应参数。

打开“LineCalc”窗口，如下图输入对应参数，可得到传输线“W”和“L”对应的值。

微带线的长和宽都是滤波器设计和优化的主要参数，因此用变量代替，能够便于后期修改和优化。故将八段微带线的参数设置如下图进行修改。
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由于MLIN的长和宽都改为了变量，故添加变量控件VAR，如下图设置相应的值。

2.仿真参数设置和原理图仿真
放置两个“Term”元件与地，对应连接。放置S参数扫描控件，并如下图设置对应的频率范围与步长。
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仿真结果如下图所示。