ADS高低阻抗线微带滤波器设计-Lec06
基于ADS的微带线带通滤波器设计
基于ADS的微带线带通滤波器设计摘要：该文章讨论的是基于ADS软件的平行耦合微带线带通滤波器的设计过程。
利用集总参数低通原型滤波器经过一系列转化可以得到微带线带通滤波器的特性，运用传输线原理和导纳变换公式获得带通滤波器的相关参数，并借助功能强大的ADS软件对微带线带通滤波器的原理图和版图进行设计制作。
该软件只需要输入相应的原始数据，便可方便得到频率响应等相关特性。
我们也可以借助ADS软件对其进行优化仿真，以得到更加优质的带通滤波器。
关键词：带通滤波器；微带线；传输线；ADS1.引言随着近年来无线通信技术的迅猛发展，微波滤波器已经成为作为辨别分离有用和无用资源的重要部件，并大量使用于通信系统领域，其性能的优越直接影响整个通信系统的质量。
现代通信对微波滤波器的整体要求越来越高，以求得到更加微小化、轻量化、集成化的高性能低成本的滤波器。
本文设计运用微带滤波器印刷电路的方法，可以满足尺寸小、成本低且性能稳定的要求，被广泛运用于无线通信系统中。
目前在无线通信系统领域中，微波滤波器的种类日益增多，性能和设计方法各有差异。
但总体来看，微波滤波器的设计大都采用从集总参数的低通原型滤波器出发经过一系列变换得到的。
本章讨论的是平行耦合微带线带通滤波器的设计，它同样是基于集总参数低通原型滤波器出发，经过等效变换可以得到与带通滤波器相应的低通原型模型，再经过阻抗倒置变换或导纳变换便可以得到相应的带通滤波器的设计模型及相关参数。
本文首先介绍微带线带通滤波器的设计原理，然后根据基本原理推导出滤波器的相关参数，再运用ADS软件进行制作、优化和仿真，最后将完整的设计图纸和相关参数拿到工厂加工制成成品。
为了验证该微带线带通滤波器的设计和仿真的正确性，本文采用网络分析仪对该滤波器进行了相关测试，测试结果和仿真效果相吻合。
2.微带线带通滤波器的设计原理及设计过程根据滤波器综合理论，低通原型滤波器是设计其他滤波器的基础。
本文设计的带通滤波器同样是在低通原型滤波器的基础上经过变换得到的。
2024版ADS设计实验教程微波滤波器的设计制作与调试
•引言•微波滤波器基本原理•ADS 软件在微波滤波器设计中的应用•微波滤波器制作工艺流程•调试技巧与常见问题解决方案•实验案例分析与讨论•总结与展望目录01引言微波滤波器概述微波滤波器是一种用于控制微波频率响应的二端口网络，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
微波滤波器的主要功能是允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制其他频率范围的信号，从而实现信号的选频和滤波。
微波滤波器的性能指标包括插入损耗、带宽、带内波动、带外抑制等，这些指标直接影响着通信系统的性能。
设计制作与调试重要性设计是微波滤波器制作的首要环节，良好的设计能够确保滤波器的性能指标满足系统要求。
制作是将设计转化为实物的过程，制作精度和质量直接影响着滤波器的最终性能。
调试是对制作完成的滤波器进行性能调整和优化，使其达到最佳工作状态的过程。
本教程旨在介绍微波滤波器的设计、制作与调试过程，帮助读者掌握相关知识和技能。
教程内容包括微波滤波器的基本原理、设计方法、制作流程和调试技巧等。
通过本教程的学习，读者将能够独立完成微波滤波器的设计、制作与调试，为实际工程应用打下基础。
教程目的和内容02微波滤波器基本原理低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器微波滤波器分类工作原理及性能指标工作原理性能指标常见类型微波滤波器特点集总参数滤波器分布参数滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器03ADS软件在微波滤波器设计中的应用ADS软件简介及功能模块ADS（Advanced Design System）是一款领先的电子设计自动化软件，广泛应用于微波、射频和高速数字电路的设计、仿真与优化。
ADS软件包含多个功能模块，如原理图设计、版图设计、电磁仿真、系统级仿真等，可满足不同设计阶段的需求。
ADS软件支持多种微波滤波器类型的设计，如低通、高通、带通、带阻等，具有强大的设计能力和灵活性。
微波滤波器设计流程确定滤波器类型和性能指标根据实际需求选择合适的滤波器类型，并确定滤波器的性能指标，如中心频率、带宽、插入损耗、带外抑制等。
ADS微带滤波器设计方法PPT课件
2021/3/9
31
进行参数优化（续）
经过数次优化后，CurrentEf的值为0，即为优化 结束。优化过程中根据情况可能会对优化目标、 优化变量的取值范围、优化方法及次数进行适当 的调整。
2021/3/9
29
优化目标的设置（续）
2021/3/9
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进行参数优化
设置完优化目标后最好先把原理图存储一下，然后就可 以进行参数优化了。
点击工具栏中的Simulate 按钮就开始进行优化仿真 了。在优化过程中会打开一个状态窗口显示优化的结果 (见下页图)，其中的CurrentEF表示与优化目标的偏差， 数值越小表示越接近优化目标，0表示达到了优化目标， 下面还列出了各优化变量的值，当优化结束时还会打开 图形显示窗口。
2021/3/9
32
观察仿真曲线
优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真的曲线。 方法是点击原理图工具栏中的 按钮，然后点击优 化控件OPTIM，则控件上打了红叉表示已经被关掉。
要想使控件重新开启，只需点击工具栏中的 按钮， 然后点击要开启的控件，则控件上的红叉消失，功能 也重新恢复了。
对于原理图上其他的部件，如果想使其关 闭或开启，也可以采取同样的方法。
点击Length Unit设置长度单位为毫米
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7
创建新的工程文件（续）
工程文件创建完毕后主窗口变为下图
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8
创建新的工程文件（续）
同时原理图设计窗口打开
《ADS设计滤波器》课件
重新仿真
进行二次仿真以验证调整后的电 路性能ຫໍສະໝຸດ ADS设计滤波器的注意事项
元器件的选择要合理
根据设计需求选择适合的元器件
仿真设置要正确
准确设置仿真参数，以获取准确的仿真结 果
连接要准确
确保元器件之间的连接正确无误
调整参数要谨慎
在调整元器件参数时要小心谨慎，避免影 响整体电路性能
ADS设计滤波器的示例
2 高通滤波器 4 带阻滤波器
ADS设计滤波器的流程
1
新建Schematic
创建电路原理图
选择合适的元器件
2
根据设计需求选择合适的电子元
器件
3
连接元器件
将元器件正确连接成电路
添加控制器和仿真设置
4
配置控制器以及设置仿真参数
5
进行仿真
运行仿真并观察电路性能
调整元器件参数
6
根据仿真结果调整元器件参数
7
低通滤波器的设计
设计一个低通滤波器来滤除 高频噪声
带通滤波器的设计
设计一个带通滤波器来提取 特定频率范围内的信号
带阻滤波器的设计
设计一个带阻滤波器来抑制 特定频率范围内的信号
总结
1 ADS是RF、微波电路设计的重要工具 2 滤波器在通信、雷达等领域有广泛应用 3 ADS设计滤波器要注意元器件的选择和仿真设置的正确处理
《ADS设计滤波器》PPT 课件
# ADS设计滤波器
什么是ADS？
ADS是高级设计系统（Advanced Design System）的简称，用于RF、微波电路的 设计和仿真。
滤波器的作用
1 抑制不需要的信号，保留有用信号 2 在通信、雷达等领域有广泛应用
ADS低通滤波器设计PPT课件
滤波器原理图设计-----画微带线原理图
MLIN选项在左边Palette的TLines-Microstrip中
滤波器原理图设计-----电路参数设置
添加MSUB控件，双击添加参数 H:基板厚度(1.58mm) Er:基板相对介电常数(4.2) Mur:相对磁导率(1) Coud:金属电导率(5.88e7) Hu:封装高度(1.0e33mm) T:金属层厚度(0.035mm) TanD:损耗角正切(0.02) Rough:表面粗糙度(0mm)
滤波器原理图设计-----最终电路图
滤波器原理图设计-----优化仿真
点击优化图标 ，进行优化 稍待片刻即可查看效果
滤波器原理图设计-----优化仿真
然后点击update design 最终参数：
w0 = 2.77887 w1 = 12.6961 w2 = 424.403e-03 w3 = 10.1017 w4 = 475.833e-03 w5 = 10.12 w6 = 358.642e-03
点击 ，设置为
微带滤波器版图生成-----EM仿真
点击simulate，静待几分钟仿真出来的传输特性 出现这个是license的问题，去/thread-471722-1-1.html下载补丁
微带滤波器版图生成-----EM仿真
结论
观察得之滤波器在通带内（0~2.5GHz）插入损耗小于3.439dB，在4~5GHz之间大于28.096dB，满足设计要求
7
0.517
120
12.3
0.391252
2.45949
8
1
50
90
3.11445
16.7722
滤波器原理图设计-----添加变量
用LineCalc计算八段微带线的长和宽后我们要将各个数据添加到变量控件VAR中。 选择Insert->VAR在原理图中添加VAR然后双击，在“Name”文本框中输入变量的名称，“Variable Value”文本框中输入变量的初值，单机【ADD】添加变量 然后单击【Tune/Opt/Stat/Doe..】按钮打开参数优化对话框设置变量的取值范围，选择“Optimation”标签页。其中，“Enable/Disabled”表示该变量是否能被优化，“Minimum Value”表示可优化的最小值，“Maximum Value”表示可优化的最大值
ADS微带滤波器设计方法课件
进行参数优化
通过调整滤波器参数，如电感、 电容、长度、宽度等，对滤波 器性能进行优化。
进行仿真验证
通过仿真软件对所设计的滤波 器进行性能验证，确保满足设 计要求。
03
ADS微带滤波器设计实践
建立设计工程
确定设计目标
明确滤波器的性能指标，如通带范围、 阻带范围、插入损耗等。
选择合适的微带线结构
设定工作频率和介质参数
根据设计目标和工作频率，设定合适 的介质参数，如厚度、相对介电常数 等。
根据设计需求，选择合适的微带线结 构，如平行耦合线、发卡型等。
参数设置与优化
01
02
03
调整耦合系数
通过调整微带线间的距离、 宽度等参数，优化耦合系 数，以实现理想的滤波器 性能。
优化谐振器长度
调整谐振器的长度，以实 现所需的频率响应。
02
ADS微带滤波器设计基础
微带线理论
微带线定义
01
微带线是一种传输线，它由一个介质基片上的一条金属导带和
两条金属接地边构成。
微带线特性
02
微带线具有低阻抗、高共模抑制比、低辐射等特性，广泛应用
于微波和毫米波频段的电路设计中。
微带线传输模式
03
微带线主要传输准TEM模，即电场和磁场分量在传输方向上为
ADS软件介绍
ADS（Advanced Design System） 是一款微波电路和系统设计软件，由 美国安捷伦公司开发，提供了从电路 设计、仿真、版图绘制到系统仿真的 全流程解决方案。
ADS软件具有友好的用户界面和强大 的功能模块，支持多种设计工具和第 三方软件接口，广泛应用于通信、雷 达、电子战等领域的电路和系统设计。
05
ADS微带滤波器设计方法PPT课件
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
优化目标的设置
在原理图设计窗口中选择优化 工具栏
选择优化设置控件 放置在原 理图中，双击该控件设置优化 方法及优化次数。
常用的优化方法有Random(随机)、 Gradient(梯度)等。
随机法通常用于大范围搜索，梯 度法则用于局部收敛
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
选择Term 放置在滤波器两边，用来定义端 口1和2，点击 图标，放置两个地，并按照 下页图连接好电路。
选择S参数扫描控件 放置在原理图中，并设 置扫描的频率范围和步长，频率范围根据滤波 器的指标确定(要包含通带和阻带的频率范围)。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
S参数仿真电路设置（续）
响系统的前后级匹配，使系统性能下降。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
生成滤波器的原理图
在原理图设计窗口中选择微带电路的工具 栏
窗口左侧的工具栏变为右图所示 在工具栏中点击选择耦合线Mcfil
并在右侧的绘图区放置 选择微带线MLIN 以及控件
MSUB 分别放置在绘图区中 选择画线工具 将电路连接好，
微带线计算工具（续）
另外打开的一个窗口显示当前运算状态以及错 误信息。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
设置微带器件的参数
双击两边的引出线TL1、TL2，分别将其宽与长设为1.52 mm和2.5 mm(其中线长只是暂定，以后制作版图时还会修 改)。
平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以五个耦合线节中， 第1、5及2、4节微带线长L、宽W和缝隙S的尺寸是相同的。 耦合线的这些参数是滤波器设计和优化的主要参数，因此 要用变量代替，便于后面修改和优化。
基于ADS的微带高低阻抗线低通滤波器的优化设计
式中 Z h 为高阻抗线值， zl 为低阻抗值，vh =c 是空气中光速，
vl =
1 。 c 是介质中的光速。 1 Yl = ， Yh = Z Z εr h l
5.根据滤波器的实际元件数值和边缘电容值，根据公式 （7） 、 （8）计算出各高低阻抗线的长度尺寸。 6.得出了传输线各短尺寸后，低通滤波器基本上设计完 毕，但最后必须考虑下寄生通带的问题。当传输线尺寸远小 于波长时，才维持其半集总参数的性质，此时得到的低通滤 波器特性才基本上和低通原型滤波器特性相仿；而当工作频 率远高于截止频率时，相应的滤波特性也不再和原型滤波器
（三）微带低通滤波器设计步骤
图 1 微带低通滤波器原型 其中 R 是电源内阻，Rn+1 是负载电阻。通常情况下，微 波滤波器的电源和传输线是匹配的，即 R= Z 0 。根据设计方法 的不同（通常是按最大平坦度特性或者契比雪夫特性设计） ， 将其衰减多项式和 L、C 梯形的衰减特性多项式逐项进行比较 系数，即可得出个元件归一化数值。具体设计是可查阅滤波 器设计手册。 1.给出初始数据为电源内阻 Z 0 、截止频率ω1、截止频率 时的衰减或者通带内的纹波，以及通带外衰减上升坡度。根 据给定的带外衰减及带外上升坡度的要求，决定滤波器的最 少节数。 2.根据节数 n， 通过查表得到低通原型滤波器归一化元件 参量数值表中找出各节元件参量值。 3.根据给出的内阻及截止频率值，应用公式（4） 、 （5） 、 （6）将原型表中的归一化元件值转化为实际滤波器的元件 值。
（一）引言
进入21世纪，人类进入了信息时代，对信息的价值越来 越重视，对通信的要求越来越高，各种通信系统相继发展起 来。与此同时，信号频域变得越来越拥挤，各种频段的通信 系统相继出现，为了避免这个频段间的串扰，高质量滤波器 是通信系统中必不可少的部件，当频率达到微波波段后，集 总元件实现滤波就变得不现实。为了实现对无线通信系统频 率的选择性，抑制不需要频率成分，并将需要的成分无损耗 传输的任务，微波滤波器起到了至关重要的作用。为了让主 频无损耗传输，干扰尽可能的抑制，微波滤波器的性能，很 大程度上决定信号的质量，直接影响到系统的性能。基于微 带滤波器结构简单、易加工等优点，微带滤波器的研究与设 计显得尤为重要。本文采用微带滤波器中比较成熟的高低阻 抗线结构，仿真并优化了一个截止频率（2.5GHz）处于S波段 的低通滤波器。
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中 文 视 频 频 课 程
第 讲 ADS Filter DesignGuide快
高
线滤波
概 述
讲解和演示如何借助于ADS中的 Filter DesignGuide 功能快速设计出高低阻抗线微带滤波器
• Filter DesignGuide 确定满足设计要求的滤波器的阶数，设计出满足设计要求的集总LC滤波器
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打开ADS软件，演示和讲解实际设计操作
实作 讲解
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