【導(dǎo)讀】波電路設(shè)計工具。它的版面計算功能和建模功能，能夠精確的對濾波器的匹配電。路進(jìn)行優(yōu)化和計算。本文是通過利用ADS自帶的濾波器設(shè)計向?qū)崿F(xiàn)橢圓低通濾。濾波器的發(fā)展前景·······································································1. 本次的主要任務(wù)··············

　　

【正文】 這種橢圓函數(shù)的低通濾波器的阻帶最小衰減可近似表示為 ： / 1 0[ l g ( 1 0 1 ) l g ( ) 1 . 2 ]lA rArL n q k d B? ? ? ? (34) 2 2 2 414( ) [ 1 2 ( ) 1 5 ( ) 1 5 0 ( ) ]1 6 4 4kkqk k? ? ? ? ? (35） 要設(shè)計一個濾波器首先必須根據(jù)給定的通帶最大衰減 A?；颚?(通帶邊界上的反射系數(shù) )，阻帶最小衰減 As，選擇性因子 k 確定所要求的階數(shù) N。在實際應(yīng)用中，一般都選擇 fp 為基準(zhǔn)頻率，在這種情況下，通帶上限頻率和阻帶下限頻率的歸一化值分別為： 11。sspfff f k?? ?? ? ? ? ? ? (36) 選擇性因子 k 就是與橢圓函數(shù)濾波器有關(guān)的各橢圓函數(shù)的模數(shù)。在橢圓函數(shù)理論中， k=sinθ表示模數(shù) k，θ稱為模角。由于這 4 個參數(shù)的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，用解析法求解階數(shù)很困難，可用特制的圖表確定階數(shù) N。 (1)本文設(shè)計的橢圓低通函數(shù)濾波器：截止頻率為 200 MHz；通帶內(nèi)起伏量為第 3 章 設(shè)計的理論基礎(chǔ) 17 0． 5 dB；阻帶截止頻率為 400MHz，阻帶內(nèi)有兩個凹陷；特性阻抗： 50Ω 。 因 為在阻帶內(nèi)有兩個凹波點(diǎn)，所以這濾波器是 5 階的橢圓低通濾波器 。 400 2200ff?? ?? ? ? ? (37) (2)查找歸一化表 圖 36 帶內(nèi)起伏量為 時的元件值 因為p? =2，所以阻帶頻率（倍）為 2 是歸一化元件值 。 （ 3） 5 階 橢圓低通濾波器模型是 ： 圖 37 5 階橢圓低通濾波器原型 （ 3） 確定歸一化濾波器元件參數(shù)按照圖 中的表所提供的元件歸一化數(shù)值，對元件參數(shù)進(jìn)行如下變換 。 H92 0 0 z= 1 . 2 5 6 1 01 z2MHM ? ? ????????待 設(shè) 計 濾 波 器 等 起 伏 帶 寬 截 止 頻 率基 準(zhǔn) 濾 波 器 等 起 伏 帶 寬 截 止 頻 率 阻帶頻率倍數(shù)為 2 的所示的所有電容和電感的值除以 M， 得特性阻抗為 1Ω， 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 18 截止頻率為 200MHz 的元件參數(shù) ： 1 92 93 94 95 96 97 9 6 10 6 10 6 10 6 10 6 10 6 10 6 10X nHX nHX nFX nHX nHX nFX nH????????????????????? (4)已知?dú)w一化特性阻抗為 1Ω，設(shè)計的特性阻抗為 50Ω，為此我們要求出待測濾波器的特性阻抗與基準(zhǔn)濾波器的特性阻抗的比值 K。 50= = 501K ?? ?待 設(shè) 計 濾 波 器 的 特 征 阻 抗基 準(zhǔn) 濾 波 器 的 特 征 阻 抗 (38) 為了實現(xiàn)特性阻抗的變換，將中間結(jié)果的電感值分別乘以 K，將中間結(jié)果的電容分別處以 K，這樣就可以求得截止頻率為 200MHz，特性阻抗為 50Ω的 5 階橢圓低通濾波器的所有元件參數(shù)值： 第 3 章 設(shè)計的理論基礎(chǔ) 19 1234567 64 50 25 74 50 50 25 50 25 65 50 50 33 50 65X nHX nHX pFX nHX nHX pFX nH? ? ?? ? ???? ? ?? ? ???? ? ? 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 20 第 4章 ADS的仿真 軟 件介紹 在濾波器的設(shè)計中，隨著各種微波 CAD 軟件 (如 Advanced Design System)的發(fā)展，微波 CAD 軟件可以根據(jù)提出的指標(biāo)和要求進(jìn)行計算、設(shè)計和優(yōu)化。本文就是利用 Agilent 公司的微波 CAD 軟件 ADS(Advanced Design System)來設(shè)計一個帶通濾波器。下面就對 ADS 軟件做簡單的介紹以及分析平行耦合微帶帶通濾波器的分析過程。 ADS 先進(jìn)設(shè)計系統(tǒng) (Advanced Design System)，簡稱 ADS[12]，是安捷倫科技有限公司 (Agilent)為適應(yīng)競爭形勢，為了高效 的進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)，而設(shè)計開發(fā)的一款 EDA 軟件。軟件迅速成為工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域 EDA 軟件的佼佼者，因其強(qiáng)大的功能、豐富的模板支持和高效準(zhǔn)確的仿真能力（尤其在射頻微波領(lǐng)域），而得到了廣大 IC設(shè)計工作者的支持。 ADS 是高頻設(shè)計的工業(yè)領(lǐng)袖。它支持系統(tǒng)和射頻設(shè)計師開發(fā)所有類型的射頻設(shè)計，從簡單到最復(fù)雜，從射頻微波模塊到用于通信和航空航天、國防的 MMIC 通過從頻域和時域電路仿真到電磁場仿真的全套仿真技術(shù)， ADS 讓設(shè)計師全面表征和優(yōu)化設(shè)計。單一的集成設(shè)計環(huán)境提供系統(tǒng)和電路仿真器，以及電路圖捕獲、布局和驗證能力，因此不需要在設(shè) 計中停下來更換設(shè)計工具。 ADS 電子設(shè)計自動化功能十分強(qiáng)大，包含時域電路仿真 (SPICElike Simulation)、頻域電路仿真 (Harmonic Balance、 Linear Analysis)、三維電磁仿真 (EM Simulation)、通信系統(tǒng)仿真 (Communication System Simulation)、數(shù)字信號處理仿真設(shè)計（ DSP）； ADS 支持射頻和系統(tǒng)設(shè)計工程師開發(fā)所有類型的 RF 設(shè)計，從簡單到復(fù)雜，從離散的射頻 /微波模塊到用于通信和航天 /國防的集成 MMIC，是當(dāng)今國內(nèi)各大學(xué)和研究 所使用最多的微波 /射頻電路和通信系統(tǒng)仿真軟件軟件。 本文設(shè)計的橢圓低通函數(shù)濾波器：截止頻率為 200 MHz；通帶內(nèi)起伏量為 0． 5 dB；阻帶截止頻率為 400MHz，阻帶內(nèi)有兩個凹陷；特性阻抗： 50Ω 。 第 4 章 ADS 的仿真 21 仿真 ADS 圖 41ADS 運(yùn)行界面 建立工程 圖 42建 立工程 點(diǎn)擊圖 中【 OK】后會彈出一個如圖 的窗口 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 22 圖 43原理圖窗口 點(diǎn)擊圖 中【 designguide】后會彈出一選項框。點(diǎn)擊【 filter】后會彈出一個如圖 的窗口， 圖 44濾波器選擇對話框 選擇【 filter control window】 ， 會彈出 界面 第 4 章 ADS 的仿真 23 圖 45濾波器設(shè)計向?qū)? 在“ Filter DesignGuide”窗口中單擊工具欄中的“ Component PlaletteAll” 按鈕，在剛建立的圖 “ Folter DGAll” ,如圖 所示。這個元器件面板列出了濾波器設(shè)計向?qū)е械母鞣N濾波器模型。 圖 46“ Filter DGAll”元器件面板 在“ Filter DGAll”元器件面板中選擇一個雙端扣帶通濾波器模型（ Bandpassfi “ Filter DGAll”元器件面板中選擇一個雙端扣帶通濾波器模型（ Bandpassfilter DT）， 這時系統(tǒng)將彈出一個提示窗口，點(diǎn)下【 OK】鍵按鈕，并將選擇的雙端口帶通濾波器添加到剛開始的原理圖中。按下【 Esc】鍵結(jié)束命令。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 24 重新回到濾波器向?qū)Т翱谥小Ｔ凇?SmartComponent】下拉框中，選中剛剛插入原理圖的帶通濾波器【 DA_LCBandpassDT1】。然后選擇【 Filter Assistant】 ,可以看見濾波器設(shè)計窗口中出現(xiàn)了一個帶有 濾波器參數(shù)設(shè)置和濾波器幅頻曲線的參數(shù)設(shè)置窗口，根據(jù)前面提到的截至頻率 400MHz、 中心頻率 200MHz, 通帶內(nèi)起伏量為 0． 5 dB， 輸入 。 圖 47“ Filter Assistant”選項卡中的內(nèi)容 再點(diǎn)擊圖 中【 Simulation Assistant】選項，相應(yīng)地改變【 Start】 ,【 Stop】，【 Step】【 points】數(shù)據(jù)后，在點(diǎn)擊圖 中的【 Redraw】→【 Design】。 然后再回到變換后的窗口 ，點(diǎn)擊窗口中的 ，然后系統(tǒng)自然生成如下電路圖，如圖 第 4 章 ADS 的仿真 25 圖 48濾波器元器件的子電路 接下來點(diǎn)擊 中【 Insert】→【 Template】會彈出如圖 的窗口，選擇其中的【 S_Params】→【 OK】 ,則系統(tǒng)生成一個如圖 4,9 的電源 圖 49生成電源 點(diǎn)擊 ，系統(tǒng)會彈出如下窗口。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 26 圖 410 相應(yīng)地改變窗口下的【 Start】 ,【 Stop】 ,【 Stepsize】 ,【 pts.】數(shù)據(jù)，再點(diǎn)擊【 Apply】→【 OK】 。再去調(diào)換下面的電源去調(diào)換原電路圖兩邊的元器件。 1 然后點(diǎn)擊原理圖窗口上方工具欄中的 ，則可得到如圖 411 所示的仿真圖。 第 4 章 ADS 的仿真 27 圖 411 生成的橢圓低通濾波器的響應(yīng)曲線 1 根據(jù)要求將相應(yīng)的要將圓形仿真圖轉(zhuǎn)變成如圖 中的第 2， 3 幅類型圖，因此，先刪去圖中的圓形仿真圖，再點(diǎn)擊圖中 ，系統(tǒng)會生成如圖 所示的窗口，選擇其中的【 S(1， 1)】 ,【 S(2， 2)】 ,則可最終生成本次需要的所有仿真圖 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 28 圖 412 圖 S（ 1,1）， S(1,2)， S(2,1)， S（ 2,2） 把 S（ 1,1）， S(1,2)， S(2,1)， S（ 2,2）放在一張圖中。 圖 413 生成的橢圓低通濾波器的響應(yīng)曲線 第 5 章 總結(jié) 29 第 5章 總結(jié) 通過本次對橢圓低 通濾波器的設(shè)計，加強(qiáng)理論知識與動手能力，了解了濾波器的悠久歷史，也知道行業(yè)中濾波器的重要作用，以及諸多前輩在這塊領(lǐng)域里辛勤探索與奉獻(xiàn)。 雖然在課堂上學(xué)到了許多理論知識，也學(xué)會使用了 ADS，但是自己的實際操作能力不夠強(qiáng)，知識不夠全面，只有通過查閱資料。在查閱資料的過程中，確實學(xué)到很多知識，也對帶阻濾波器的原理以及 ADS 的仿真過程有了更深的了解。在設(shè)計過程中遇到不少問題，但在我們組員和鐘淑榮老師的幫助，我們完成了 論文，由于水平有限，文中難免有些錯誤和不足之處，懇請各位老師批評指正 。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 30 參考文獻(xiàn) [1]謝自美 . 電子電路設(shè)計、實驗、測試 . 武漢： 華中科技大學(xué)出版社， 20207. [2]朱明等 .微波電路 .北京：國防科技大學(xué)出版社， 1994. [3]王蘊(yùn)儀等 .微波器件與電路 .南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社， 1986. [4]鄭冬等 .基于 ADS的平行耦合帶通濾波器的設(shè)計 .電子產(chǎn)品世界， 2020， 57— 60． [5]徐興福 .ADS2020射頻電路設(shè)計與仿真實例 .北京：電子工業(yè)出版社， 20207. [6]森榮二 [日 ].LC 濾波 器設(shè)計與制作 .北京：科學(xué)出版社， . 致謝 31 致謝 本文是在鐘淑蓉老師的精心指導(dǎo)下完成的。從課程設(shè)計的開題到最終完成，他都給予了極大的關(guān)懷和幫助，并提出了寶貴的意見。值此論文完成之際，我以誠摯的心情向他表示衷心的感謝。在設(shè)計過程中遇到不少問題，但在我們組員的共同努力下找到解決辦法，共同進(jìn)步。感謝我身邊一直支持和幫助我的朋友們。在他們的支持、鼓勵和幫助下，我度過了非常快樂、幸福、充實的大學(xué)生活，讓我收獲不少。感謝電子科技大學(xué)成都學(xué)院提供了很好的學(xué)習(xí)和生活條件。再次感謝所以關(guān)心、幫助過我的老師、朋友和親 人，謝謝你們?yōu)槲易龅囊磺小?