【正文】 第二講：濾波器的仿真設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)目的 ?學(xué)習(xí)目的 ? 了解濾波器的基本工作原理及指標(biāo)特性。 ? 培養(yǎng)利用 ADS軟件對(duì)集總濾波器和微帶濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化的能力。 學(xué)習(xí)內(nèi)容 ?濾波器的介紹和基本工作原理 ?LC濾波器 的仿真設(shè)計(jì) ?利用 ADS中 濾波器設(shè)計(jì)向?qū)Чぞ?進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì) ?幾種 微帶結(jié)構(gòu) 形式 濾波器 的仿真設(shè)計(jì) 濾波器介紹 ? 濾波器是一種 二端口網(wǎng)絡(luò) ，具有 頻率選擇特性 ，即 通帶 內(nèi)提供信號(hào) 傳輸 ， 阻帶 提供信號(hào) 衰減 ，以 實(shí)現(xiàn) 微波系統(tǒng)中 需要的頻率響應(yīng) 。 100MHz至 100MHz200MHz 200MHz400MHz 400MHz 濾波器介紹 倍頻放大鏈路中未加入濾波器輸出的 附近存在眾多雜散信號(hào)！ 濾波器介紹 倍頻放大鏈路中加入濾波器輸出的 附近雜散信號(hào)被濾除！ 濾波器介紹 濾波器的基本原理 ? 濾波器一種二端口網(wǎng)絡(luò)，具有頻率選擇特性，即可讓某些頻率通過，也可對(duì)其它頻率加以阻攔。 ? 濾波器的基礎(chǔ)是諧振電路，諧振電路也是二端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)通帶內(nèi)信號(hào)匹配傳輸，對(duì)阻帶頻率信號(hào)失配而進(jìn)行發(fā)射衰減，實(shí)現(xiàn)濾波功能。 ? 典型濾波器頻率響應(yīng)：低通、高通、帶通、帶阻。 低通濾波器 高通濾波器 濾波器的基本原理 ? 典型濾波器頻率響應(yīng) 帶通濾波器 帶阻濾波器 濾波器的基本原理 ? 濾波器通常采用 傳輸衰減量 描述濾波器的衰減特性： ? 采用 數(shù)學(xué)多項(xiàng)式擬合 的方法描述 濾波器衰減與頻率的特性關(guān)系。濾波器主要類型有： ? 巴特沃斯型（ Butterworth） ? 切比雪夫型（ Chebyshev） ? 橢圓函數(shù)型（ Elliptic） ? 高斯多項(xiàng)式型（ Gaussian） 10 InALPL L o g d BP?輸出端匹配負(fù)載時(shí)濾波器輸入功率 輸出端匹配負(fù)載時(shí)負(fù)載吸收功率 衰減 LA小，傳輸信號(hào)；衰減 LA大，阻礙信號(hào)傳輸！ 濾波器的基本原理 濾波器的基本原理 ? 濾波器主要參數(shù)指標(biāo) _帶通濾波器 ? 中心頻率 f0： 濾波器通帶的中心頻率 f0，取 f0=(f上 +f下 )/2。其中 f上 、 f下 為帶通或帶阻濾波器左右相對(duì)下降 3dB邊頻點(diǎn)。 ? 通帶帶寬 BW3dB： 指需要通過的頻譜寬度， BW3dB=f上 f下 。其中 f上 、 f下 以中心 頻率 f0處插入損耗為基準(zhǔn)，下降 3 dB處對(duì)應(yīng)的左右邊頻點(diǎn)。 ? 相對(duì)帶寬 =BW3dB/f0X100%：表征濾波器的通帶帶寬。 ? 插入損耗 Insert Loss： 濾波器對(duì)輸入信號(hào)帶來的損耗。 ? 帶內(nèi)波動(dòng)： 通帶內(nèi)的插入損耗隨頻率變化的波動(dòng)值。 ? 回波損耗 Return Loss： 端口信號(hào)輸入功率與反射功率之比的分貝數(shù)。 ? 帶內(nèi)駐波比 VSWR： 衡量濾波器通帶內(nèi)信號(hào)是否良好匹配傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要指標(biāo)。 理想匹配為 VSWR=1： 1，失配時(shí)大于 1。對(duì)于實(shí)際的濾波器 一般要求 VSWR小于 :1。 ? 阻帶抑制度 Rf： 衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標(biāo)，指標(biāo)越高說明對(duì)帶外 干擾信號(hào)抑制得越好。 ? 矩形系數(shù) K：用來表征濾波器對(duì)頻帶外信號(hào)的衰減程度，帶外衰減越大，選擇性越好。 濾波器的基本原理 ? 帶通濾波器主要參數(shù)指標(biāo) 濾波器的基本原理 ? 濾波器主要參數(shù)指標(biāo) _低通或高通濾波器 ? 截止頻率 f上截頻 、 f下截頻 ：指低通濾波器的通帶右邊的邊頻點(diǎn)及高通濾波器的 通帶左邊的邊頻點(diǎn)。 ? 插入損耗 Insert Loss： 濾波器對(duì)輸入信號(hào)帶來的損耗。 ? 帶內(nèi)波動(dòng)： 通帶內(nèi)的插入損耗隨頻率變化的波動(dòng)值。 ? 回波損耗 Return Loss： 端口信號(hào)輸入功率與反射功率之比的分貝數(shù)。 ? 帶內(nèi)駐波比 VSWR： 衡量濾波器通帶內(nèi)信號(hào)是否良好匹配傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要指標(biāo)。 理想匹配為 VSWR=1： 1，失配時(shí)大于 1。對(duì)于實(shí)際的濾波器 一般要求 VSWR小于 :1。 ? 阻帶抑制度 Rf： 衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標(biāo)，指標(biāo)越高說明對(duì)帶外 干擾信號(hào)抑制得越好。 濾波器的基本原理 ? 低通濾波器主要參數(shù)指標(biāo) 濾波器的基本原理 ? 濾波器的種類 濾波器 有源濾波器 無源濾波器 集總 LC濾波器 腔體濾波器 介質(zhì)濾波器 晶體濾波器 聲表面波濾波器 微帶濾波器 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 建立新的工程文件 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 建立 LC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ? 從元器件模型列表選擇 “ Lumped Components” LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 設(shè)置仿真參數(shù) ? 從元器件模型列表選擇 “ SimulationS_Param”，并加入端口 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 完成電路拓?fù)浼胺抡鎱?shù)設(shè)置 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 開始仿真 點(diǎn)擊仿真圖標(biāo) 仿真狀態(tài)窗口 數(shù)據(jù)顯示窗口 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 顯示仿真數(shù)據(jù) 點(diǎn)擊數(shù)據(jù)顯示圖標(biāo) 選擇要顯示的 S參數(shù) 選擇顯示參數(shù)單位 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 標(biāo)注仿真數(shù)據(jù) 點(diǎn)擊 Marker菜單 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 保存仿真數(shù)據(jù)文件 自動(dòng)保存，文件名與拓?fù)鋱D文件一致 另存為，可命名仿真數(shù)據(jù)文件 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 打開已保存仿真數(shù)據(jù)文件 主窗口點(diǎn)擊顯示數(shù)據(jù)窗口圖標(biāo) 選擇打開已存仿真數(shù)據(jù)文件 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 濾波器的電路調(diào)諧 點(diǎn)擊參數(shù)調(diào)諧圖標(biāo) 參數(shù)當(dāng)前值 移動(dòng)滑塊或點(diǎn)擊箭頭改變調(diào)諧窗口中的參數(shù)值 關(guān)閉 更新到原理圖 重置參數(shù) 保存 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 選擇電路調(diào)諧參數(shù) ? 鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇需要調(diào)諧的參數(shù) LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 調(diào)諧電路參數(shù)，改善低通濾波器性能 ? 鼠標(biāo)點(diǎn)擊調(diào)諧箭頭，改變調(diào)諧參數(shù) 調(diào)諧至優(yōu)值后 更新到拓?fù)鋱D窗口 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 拓?fù)鋱D電路參數(shù)已更新 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 小結(jié) ? 建立 LC低通濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行仿真。 ? 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)顯示窗口中仿真曲線的顯示、標(biāo)注、保存。 ? 利用參數(shù)調(diào)諧工具，進(jìn)行電路參數(shù)調(diào)諧，獲得較優(yōu)的性能。 LC濾波器的仿真設(shè)計(jì) ? 使用濾波器設(shè)計(jì)向?qū)Чぞ咴O(shè)計(jì)濾波器 ? 截止頻率 wc=4GHz ? 在 wc=8GHz頻點(diǎn)