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带通滤波器的ADS仿真设计

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6.观察最终的优化结果,直到达到设计要求。

设计过程

设计要求

中心频率为5GHz,带宽为8%,通带内的纹波为3 d B,要求在5.3GHz处具有不小于30dB的衰减。

微带电路板参数如下:厚度1.27mm,介质相对介电常数为Er=9.8,相对磁导率为Mur=1,金属电导率Cond=(S/m),金属层厚度T=0.03mm,损耗正切角TanD=0,表面粗糙度Rough=0mm。

计算参数

1、5.3GHz的归一化频率为Ω=1.476。根据要求选择滤波器原型为3dB等纹波切比雪夫低通滤波电路,在Ω=1.476处,具有大于30dB的衰减,查表可知至少需要选择5阶滤波电路,本文即选择5阶滤波电路。对应的归一化参数为:g0=1.0,g1=g5=3.4817,g2=g4=0.7618,g3=4.538,g6=1.0

2.通过计算可得奇模和偶模阻抗,如表1所示(单位Ω)。

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奇模和偶模阻抗

3.根据微带电路板参数,使用ADS中的微带线计算器计算得到两端50Ω的微带线参数W=1.224760mm,任意选取L为2.5mm。

4.按照图1连接好电路,将电路图中微带电路板及各耦合微带线的参数设置好,仿真的频率扫描范围设置为4GHz~6GHz,扫描步长为10MHz,结果如图2所示。

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理论计算值的模拟结果

从图2中看出,中心频率点为4.7GHz,带宽4.4GHz~4.9GHz,为10.6%。这显然不符合设计要求,主要是中心频率点偏移太大(中心频率点为5GHz,带宽为8%),并且通带内的反射系数较大(5dB)。这些参数与设计目标差距很大,因此需要对其进行优化。

5、采用Optim进行优化,可得到优化后各耦合微带线的参数。

频率扫描范围设置为4.6GHz~5.4GHz,扫描步长为10MHz,结果如图3所示(选用Maker读出图中各点的参数)。

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优化后的模拟结果

6.由图3可以看出,经过优化后的滤波器中心频率为5.0GHz,带宽为4.8GHz~5.2GHz,为8%,通带内的反射系数小于20dB,5.3GHz处的衰减达到31.8dB,完全达到了设计要求。

结语

本文从边缘耦合的平行耦合线滤波器的基本原理出发,完整地阐述了一种采用ADS2005a仿真设计微带带通滤波器的方法,并通过仿真设计了一个微带带通滤波器,从仿真结果来看,这种方法是可行的。


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