低通原型濾波器設計

1、|Vahesa舊ccmbtant低通原型濾波器設計濾波器的設計指標：具有最平坦的響應。截止頻率為2.5GHzo在為4GHz處的插入損耗必須大于20dBo4阻抗為50Q,釆用6階巴特奧茲低通原型，最高實際線阻抗為120Q,最低實際線阻抗為20Q,釆用的基片參數(shù)為d=l.58mm,er=4.2,tand=0.02,銅導體的厚度t=0.035.設計中涉及的一些參數(shù)計算:4Z5-1=0.6根據(jù)最平坦濾波器原型的衰減與歸一化頻率的關系曲線可以看出n二6的曲線，當磐T二0.6時，LA20dB,Wc故最大平坦濾波器級數(shù)n=6.根據(jù)巴特奧茲濾波器低通原型器件值可以得到:gl=0.5176,g2=l.4142,

2、g3=0.9318,g4=0.9318,g5=1.4142,g6=0.5176濾波器原理圖的設計：MUN丄UNMUNMUNMUNMUNMUNMUNTL1TL2TL3TL4TL5TL67L7TL8Sit)skvMSib1Ssk-MSubrSibstzwMSub1-SufefMSubl-Subsi=MSub1*Subst=uMSib1Subst=*ttSibrSubst=*MSib1w=3.087mm-W=11.3mmoW=o.428mmoW=11.3mm(o)-w=o.428mmo)w=l-|.3mmioWP.428rrmo)w=3.087rrm*L=169mm-L=2.05mmo.L=&62.

3、mmoL=7.69.mmoL=904mmoL=5.63.mmoL=2.41mmo.L=1669mm圖（1）濾波器原理圖基本結構|Vahesa舊ccmbtant以下是對濾波器中微帶電路的電氣參數(shù)和尺寸設置:MSub控件的參數(shù)設置MSubMSUBMSublH=1.58mm.Er=4.2Mur=1Cond=5.88E+7Hu=1.0e+033milT=0.035mm1anD=0.02圖(2)介質基片參數(shù)設置Rough=0mm元器件參數(shù)設置f9fLrieColc/untidedFileSimulationOptionsHelpD&昌CompcrAnt吸mlnVIDMUN:MUN.DEFAULTID|M

4、SUD.DEFAULIJPhyWMurHHu|mm土Imm二|nza-3|m/anthcsECET匚crdConporenlPoramclcrFwq|Z5(3(3WallWal2圖（3）微帶線計算窗口參數(shù)顯示窗口包括了物理尺寸參數(shù)設置（Synthesize按鈕）和電氣尺寸參數(shù)設置（Analyze按鈕）。在電尺寸參數(shù)設置欄設置：Zo=50Ohm,表示微帶線的特性阻抗500hmE_Eff=90deg,表示微帶線的電長度為90deg單擊【Synthesize】可以再【Physical】欄顯示微帶線的線寬W二3.087mm和長度L=16.689mm同理：可以計算出各濾波器節(jié)的參數(shù)。3微帶線的長L,寬W

5、是濾波器設計和優(yōu)化的主要參數(shù)，這里還需要設置其優(yōu)化的取值范圍。首先打開微帶線參數(shù)設置欄圖（4）然后點擊Tune/Opt/Stat/DOESetup進入微帶線的優(yōu)化范圍設置窗口，如圖（5）,然后對微帶線逐一設置。圖(5)電路參數(shù)設置到此就完成了，完成后的電路圖如圖（6）MLINTL3MLINMLINTL1TL2SubsrldSubl*Subst=TMSubfSubshMSubT-W=3.0B7fnm-711.3mrrfo-L=16.69mmL二2.05mmojW=0.428mmoL=&.63mmoMLINTL4SubshMSubl”W=11.3mm何L=7-.69mmoMLINMLINTL5TL

6、6Subst=*MSub1*Sufct=*MSubr,WXU28mm0W=11.3mmbL二9.04mmoL=5-.63mmoMLINMLINTL7TL8Subst=*MSub1rSutsMSubr,W=0.428mmW=3.087fnmL=2.41mmo-1=16.68mmMSubMSUBMSubl-H=158.mm.Er=42Mur=1Cond=S88E47Hu=10e4D33milT=0.035n?mTanD=002Rough=0mm仿真參數(shù)設置和原理圖仿真TortnVNum-1OhmCZhHZZFHZZhHZZh_HZZI_HZZFHZZIHZZJMt.ML討.MtK.MLN.MtN.

7、事UN.TOC o 1-5 h zTL1TUTt3TL4TL6TL6TL71L8SubsKMSubVSubsHMSubVSubsKMSubVSutet-MSubrSubsb-MSubVSubMSubVSubsHMSubVSukr1.1SubV-W=3oarmmV=113mm(oW=0428mnoW=113mmo)W=0428mmoW=113mmoV=0428mmoW=3087mm-Wm-Ttm2Mirn=2z=50OfirnMStibPARAMETERSMSUBM8ub1H=158mm.W2Mur=1Cg88&THo=1Ct033miT=0035mmTan0=002.Rc(jgh=Om(n.3

8、二P3ramSP13i8n=0GHzStep=5GH23lep=00lGHzL-%.69mmL-2.05mtnoL-6.63mmL-7.69mm(o)L-9.01mmoL-6.&3mmjo)L-2.41mm初L-16.6Gmm圖（7）完成S參數(shù)仿真設置的原理圖窗口如圖（7）連接好電路后就可以開始原理圖仿真，仿真結果如圖所示：mlfreq=2.500GHzdB(S(2J)=-4.102(&smD152025(LismDm2freq=2.500GHzdB(Sfl,4)=3641廠Ifreq,GHz-30012：freq.GHz從圖中可以看出，濾波器的參數(shù)并沒有達到指標要求，所以優(yōu)化電路參數(shù)。濾波器

9、電路參數(shù)優(yōu)化1.在原理圖設計窗口中選擇優(yōu)化面板列表，在面板列表中選擇優(yōu)化控件Optim添加到原理圖。HfNominalOptimization:!圖(8)將優(yōu)化次數(shù)Numberofiterations設置為5002在優(yōu)化面板中選擇優(yōu)化冃標控件Goal,然后設置其參數(shù)Goalsfornominaltypeoptimization:!GoalH初q(rkSTTie)OptimGoallSelectParaKiGterExpr=-dB(S(2,l)SimlnstanceName=SP1Min=-LMax=Weight=100RangeVarl=BfreqRangeMinl=OGHzMeasureme

10、utEquationsOKCancelResetHelpQGoalsfornominstypeoptimization:!GoalInstancfiNiTie(rksnie)0ptimGoal2SelectParajTiGterExpr=-dB(S(2,l)-SimInstanceName=$PLMin=Max=-20Weight=100RangeVar1=freqRangeMinl=4RangeMaxl=5MeasuremeutEquationsAddCutPasteComponentOptions.DisplaypjarameteronschematicExpr:Golexpression

11、OKCancelResetHelpRangeMaxL=2.6GHzDisplaypjarameteronschematicAddCutPasteComponentOptions.Expr:GolexpressionGoalsfornominaltypeoptimization:!GoalInstance(rksnie)0ptimGoal3SelectParajnGterExpr=dB(S(lfl)-SimInstanceName=SPl,Min=Max=-25Weight=100RangeVarl=freqRangeMinl=ORangeMaxL=2.6kddCut1PasteExpr:Goa

12、lexpressionOKApplyCaneMeasurementEquationsSelection：|d!(1.1)；同Displayp：arameteronschematicComponentOptions.RewwtHelp其中OptimGoall和0ptimGoal2的優(yōu)化參數(shù)是S21,用來設定濾波器的帶通和阻帶的頻率范圍及衰減情況；0ptiniGoal3優(yōu)化的是S11,用來設定帶通內的反射系數(shù)-GOALIIGOALII-GOALGoa1*GoalGaIOptimGoallOptimGoal2OptimGoal3ExprdBfSJ)11Expr=J,dB(S(2J)HExpr=J,d

13、B(S(1J)HSimInstanceNambSPISimInstarceName=,SP1,fSimlnstanceName-*S卩1Min=-1J*Min=Min=Max=Max=-20Max=25Weight=100Weight=100.W.eight=.100.RangeVarflJ-lreqRangeVarH二芍呵.RangeVar1Kfreq1：.RangeMin1=0GHzRangeMin1=4RangeMin1=0RangeMaX1=2-6GHzRangeMa1=5RangeMaX1=2-6圖（9）完成設置的目標控件設置完成后的原理圖為:TermTertnrNum=1Z=50O

14、hm4ZZH4ZZ1HZZhHZZFMUN丄PLIKMUNMLINMLMMLNMLNMLINTH*TL2TL3TUTVSTL6117TL8SubanMSubVSUMhMSubF&jb?=*MSubrSubat=*MSubrSubslASubr*Sutet=*MSubrSubahMSubTSubsPSubTW二305fmrnW=113mm0W=0428mmoW=113mmo)W=O428mmo)W=113mm何W=0*28mm(oW=3C6Tmm工一一Term*Num=2Z=50OhmI噸|畫MSU0Optra1MSv01OPTM9二Xm-SPlu.-Sian=OGHz計；Stcp-5GHz鶯:

15、咤7泌5GWHu=1(te*033milfl1=005mm伽DRERoughDmm-Opbmly-Raftdohi-UboMQxh-rfes-R=5mmMailDr=600SuvoCurroefnoDesired&Tor-O.OSta?u5level=4FinalAnayst5；-,htoHfi,Ndrmabz=M0(S2,i)rEw=*d8pcd8(Sil.irSirnlnslanceNarnff-SPrSimlnatanccNarne-SPI*Smln5：3nccN3mo-,SPl*Mh二1MhMin=MolMax-MMax-*25.WaghEOOWeyhECCWeighEOO.R盹阿牛丫

16、例：.理旳鬥啊.只住沁中戸網(wǎng)：Rdn)eMin(1|=OOHzeMn|1)=4RancMalJ-iGCjHxeMa和卜6GOALGOALGOALRrgeMn1)=0RangcF/a41-2.6L-16.69mmL-2.06mmo)L-6.63mm()L-7.69trmML-9.(MmmoL5.63rmn何L-2.41mm)L-56.69mm開始優(yōu)化仿真囂hpeesofsim16:9u回FileSimulation/SynthesisTextWindowSimulation/SynthesisMessages：?1StatusJSummaryIterationTrial#1:CurrentEF:0Optimizationvariables