ADS滤波器设计

微带滤波器的设计（ADS ）

原理

这次设计的滤波器主要是针对前面设计的天线而来的，即要实现最后的级联。所以有必 要阐述一下上次设计的天线的具体规格：

上次设计的天线是在 2.5GHz 附近工作,而我在这里设计的滤波器目的是针对移动通信设计，所要求带宽较窄，令带宽在50MHz 左右，符合天线能提供的范围。滤波器使用的基板参数还是εr= 9.8, h=1.27mm ，此时基板上的50ohm 阻抗传输线的宽大概为1.22mm 。

滤波器主要设计要求如下：

中心频率G0=2.5GHz

带宽=50MHz~70MHz （计算按50MHz ）

在2.55GHz 上衰减达到25dB

这里设计的滤波器为边缘耦合平行耦合线带通滤波器设计图如下：

计算主要参数

1、由低通到带通频率的变换

这里W 为相对带宽， 0

12

12122f f f f f f f W −=+−==0.02 得到'1

ωω′＝2，如果采用切比雪夫原型，查表得到此滤波器为n=4级。 纹波系数为0.01dB 的切比雪夫原型的元件数值分别为：

g0=1;g1=0.7168;g2=1.2003;g3=1.3212;g4=0.6476;g5=1.1007;'1ω＝1

并且为了简单起见，采用对称耦合的末段。

2、 ⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=

2121W πθ=1.5551=ο1.89； 1tan 2

1θτ==31.828； 计算各个G 参数如下： 7168

.011

1×=G =1.1811；1007.16476.015×=G =1.1844；

2003.17168.012×=G =1.0781；3212.12003.113×=G =0.7941；

6476.03212.11

4×=G =1.0811；

当滤波器采用对称耦合结构

[]1

21−+=τG h =0.0301;

()()1511111==A A ;

()()1811.10301.0512112×==A A =0.2049;

()()1522122==A A ;

()()()828.310301.0411311211×===A A A =0.9580;

()()ο1.89sin 0800.10301.0412212×==A A =0.0325;

()ο1.89sin 7941.00301.0312×=A =0.0239; 3、于是阻抗矩阵元素和偶、奇模阻抗为：

()()()()1522122511111====Z Z Z Z ；

()()2049.0512112==Z Z ；

()()()9580.0411311211===Z Z Z ；

()()0325.0412212==Z Z ； ()0239.0312=Z ； 各耦合段的偶、奇模阻抗

耦合段编号 1 2 3 4 5 归一值 1.2049 0.9905 0.9819 0.9905 1.2049 偶模阻抗

Z 0e

实际值 60.245欧49.525欧49.095欧49.525欧 60.245欧归一值 0.7951 0.9255 0.9341 0.9255 0.7951

偶模阻抗

Z 0o 实际值 39.755欧46.275欧46.705欧46.275欧 39.755欧这里使用ADS 自带的耦合微带传输线计算器来计算各个尺寸。主要是因为利用PUFF 软件对各个4λ长耦合微带线的尺寸时，如果是象本人设计的窄带滤波器寄模阻抗和偶模阻抗相差比较小，若设计精确需要加入小数部分，但是PUFF 中不能写如小数部分，以至于设计不精确，如图所示：

对于ADS微带线计算器LineCalc，参数设置如下（对于第一组数据）

各个参数计算如下：

耦合区号 1 2 3 4 5 W(mm) 1.166290 1.300080 1.299130 1.300080 1.166290 S(mm) 0.826188 3.979720 4.985470 3.979720 0.826188

L(mm) 11.787300 1.591400 11.585600 11.591400 11.787300 布局

用ADS进行仿真，在schematic中用模拟微带线进行布局，示意如下：

其中的电路板参数设置为：解释如下：H为电路板厚度，Er为介电常数，设置为9.8。Mur为渗透性系数，设置为1。Cond是介质板上面金属层电导率，如果是铜的话，电导率取5.78e6，T为金属层厚度。

仿真

设置了S参数后就可以仿真了，仿真结果如下：

从图中数据分析。中心频率点在2.409GHz,带宽在2.381GHz~2.440GHz间，为59MHz.。

显然，设计不符合要求，主要是中心频率点偏离原定点太大（原定频率中心为2.5GHz，带

宽在2.475GHz到2.525GHz间，为50MHz），除了带宽大小比较符合外，是个比较失败的

设计。于是要进行优化。优化如下：

优化

用Tune工具进行优化，需要一定的时间和耐心，最后做出来的电路如下：

各个耦合微带线的具体尺寸变化为：

耦合区号 1 2 3 4 5 W(mm) 0.86824 1.14513 1.12744 1.14513 0.86824 S(mm) 0.91741 1.52025 1.70144 1.52025 0.91740 L(mm) 10.32205 11.66095 11.72338 11.81944 11.81944 改变后输出图象为：

此时根据图象分析，还不是很理想。主要是和前级太不匹配，S11参数普遍太大，希望能够和前级匹配，需要加入匹配电路。并且电路的通带衰减还是不够理想。

加入匹配电路后如图所示：

其中前面加入了三段串联传输线来进行匹配，其中最右边的那段是将原来的传输线改变长度得到的，三条线的具体尺寸为：W1=3.256mm，L1=10.96mm；W2=0.888mm，L2=11.8mm。而原来1.28mm的50欧姆传输线长度变为11.44mm。

匹配后输出图象如下：