滤波器与双工器的设计与仿真.ppt
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滤波器(filter)仿真与设计ADS
c
其中功率损耗，等于单位时间内的耗能。
注意：在应用这个定义时，必须区分有载和无载Q。
2012-6-30
一、滤波器基本知识
1.5 滤波器的设计方法
分布参数法 影像参数法 集总参数法 网络综合法
2012-6-30
一、滤波器基本知识
1.5 滤波器的CAD设计过程
选定电路 拓扑结构 （1）全面分析电路应用场合与设计指标，选定合适 可行的电路拓扑结构。 （2）由近似设计公式、参数表格或等效电路综合获 设计初值 得电路设计初值。 （3）无源电路仅需进行 S 参数仿真。 电路仿真 （S 参数仿真） （4） 平面或多层平面电路采用 Moment 或 EMDS 仿 真器；腔体或同轴等立体电路采用 HFSS 仿真。 （5）数据分析及后处理中，由 S 参数可以得到 Z 参 电磁仿真 电路优化 数据分析及 后处理 数、Y 参数、端口放射系数、端口驻波系数等其它 相关结果。 （6）电路优化和电磁优化。
一、滤波器基本知识
1.1 滤波器功能概述
在特定频率或频段内的频率分量做
加重或衰减处理
阻抗匹配 相位（或时延、慢波）处理及补偿
2012-6-30
一、滤波器基本知识
1.2 滤波器原理
dB
通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性，即
L A 1 0 lg Pin PL
dB
2012-6-30
2012-6-30
三、上 机 仿 真 实 践
下面参考《ADS2008射频电路设计 与仿真实例》第四章内容，开始上机 实践。 思考：书中高低阻抗结滤波器设计实例，其
所建模型是不准确的！请同学们思考为什么？
2012-6-30
四、课 后 作 业
（1）使用ADS设计1个平行耦合谐振单元带通滤波器，该滤 波器为5节切比雪夫带通滤波器，所用基片介电常数为10.2， 基片厚度为0.635 mm,导体材料为金，信号层厚金属厚度为 0.017mm，正切损耗角为0.002。 设计指标为通带中心频率=10 GHz，3dB带宽1.5GHz，相 对中心频率的归一化带宽FBW=15%，通带内波纹为0.1dB。阻 带边频8.8GHz与11.5GHz处衰减要大于20dB。 注意：参考《射频电路设计-理论与应用》（电子工业出版 社），第5章5.4.4节内容，给出各阶段设计的ADS截图并结 合说明文字（同时包括该设计的ADS工程），3月8号之前提 交所完成作业，jh_deng@。作业命名规范：学 生学号_3.doc;学生姓名拼音全拼_filter_prj。
其中功率损耗，等于单位时间内的耗能。
注意：在应用这个定义时，必须区分有载和无载Q。
2012-6-30
一、滤波器基本知识
1.5 滤波器的设计方法
分布参数法 影像参数法 集总参数法 网络综合法
2012-6-30
一、滤波器基本知识
1.5 滤波器的CAD设计过程
选定电路 拓扑结构 （1）全面分析电路应用场合与设计指标，选定合适 可行的电路拓扑结构。 （2）由近似设计公式、参数表格或等效电路综合获 设计初值 得电路设计初值。 （3）无源电路仅需进行 S 参数仿真。 电路仿真 （S 参数仿真） （4） 平面或多层平面电路采用 Moment 或 EMDS 仿 真器；腔体或同轴等立体电路采用 HFSS 仿真。 （5）数据分析及后处理中，由 S 参数可以得到 Z 参 电磁仿真 电路优化 数据分析及 后处理 数、Y 参数、端口放射系数、端口驻波系数等其它 相关结果。 （6）电路优化和电磁优化。
一、滤波器基本知识
1.1 滤波器功能概述
在特定频率或频段内的频率分量做
加重或衰减处理
阻抗匹配 相位（或时延、慢波）处理及补偿
2012-6-30
一、滤波器基本知识
1.2 滤波器原理
dB
通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性，即
L A 1 0 lg Pin PL
dB
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三、上 机 仿 真 实 践
下面参考《ADS2008射频电路设计 与仿真实例》第四章内容，开始上机 实践。 思考：书中高低阻抗结滤波器设计实例，其
所建模型是不准确的！请同学们思考为什么？
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四、课 后 作 业
（1）使用ADS设计1个平行耦合谐振单元带通滤波器，该滤 波器为5节切比雪夫带通滤波器，所用基片介电常数为10.2， 基片厚度为0.635 mm,导体材料为金，信号层厚金属厚度为 0.017mm，正切损耗角为0.002。 设计指标为通带中心频率=10 GHz，3dB带宽1.5GHz，相 对中心频率的归一化带宽FBW=15%，通带内波纹为0.1dB。阻 带边频8.8GHz与11.5GHz处衰减要大于20dB。 注意：参考《射频电路设计-理论与应用》（电子工业出版 社），第5章5.4.4节内容，给出各阶段设计的ADS截图并结 合说明文字（同时包括该设计的ADS工程），3月8号之前提 交所完成作业，jh_deng@。作业命名规范：学 生学号_3.doc;学生姓名拼音全拼_filter_prj。
滤波器设计基础很全的资料电子教案29页PPT
滤波器设计基础很全的资料电子教案
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
滤波器双工器简介..
◆SAW、BAW和FBAR滤波器采用半导体制造技术 制造，使用光蚀刻工艺产生精细图案，而MEMS滤 波器采用这些工艺形成三维结构。所有这些滤波器 都可以小至2x2mm，虽然在电源处理能力方面有所 限制。SAW、BAW和FBAR滤波器通常用于蜂窝通 信手机，工作频率最高约为3GHz。MEMS滤波器 的工作频率有可能做到18GHz以上。 ◆fbar滤波器是 film bulk acoustic resonator滤波 器的简称，译为薄膜腔声谐振滤波器，基本结构：
●双工器是由两个滤波器组成的单元,是三端 口网络。超过三端口的多端口网络为多工器 。 滤波器1
端口1 端口2
滤波器2
端口3
●双工器的指标 • a 工作频率及带宽 • b 隔离度 • c 插入损耗 • d 频率稳定度 • e 特性阻抗，最大输入功率 • f 驻波比 • g 回波损耗
a、工作频率及带宽 双工器的工作频率范围应当不窄于应用对象本身的 工作频率范围。 通常我们所说的带宽，是指无线电话机配上双工器 后接收机的输入带宽和发射机的输出带宽。 对于双工器来讲，即是两个等效带阻滤波器的阻带 带宽，而不是取决于通带带宽。从其频率响应曲线 上看，即是两个阻带在一定衰减量时的频率范围
因为这些GND Pin 若没接地，基本上就只是 金属罢了， Tx Pin / Ant Pin 会以耦合的方式 去干扰Rx Pin。因此GND Pin 要连起来
特别注意的是，不要忽略那句 ”多打Via”
由上图可知，GND Pin 没接地，基本上就只是金属，若没打 Via，就算GND Pin连起来，ANT Pin 一样可以透过耦合的方 式去干扰Rx Pin，而且GND Via 要打越多越好，因为Via 有 等效电阻，Via 打越多，等同于越多电阻并联，而电阻是越 并越小，换言之，Via 越多，其阻抗就越低，那么Noise 就 越会流到Main GND，而不会去干扰Rx Pin。
滤波器和双工器介绍
滤波器和双工器介绍滤波器是一个有选择地传递“它喜欢什么”和阻止“它不喜欢什么”的组件。
当我们讨论滤波器的特性时，通常用频域来描述。
在大多数情况下，一个滤波器属于下面所示的四种可能的理想类型之一（滤波器可能有一些其他变体，例如，具有多个通频带的滤波器等，但您可以看到的99%以上的滤波器将是以下类型之一）。
低通滤波器（Low Pass）是通过低频信号并阻塞高频信号的滤波器。
频率应该有多低取决于滤波器的规格。
高通滤波器（High Pass）是一种通过高频信号并阻塞低频信号的滤波器。
频率应该有多高取决于滤波器的规格。
带通滤波器（Band Pass）是一种通过一定频率范围的滤波器，它能屏蔽比特定范围低和高的区域。
通过滤波器的频率范围由规范决定。
带阻滤波器（Band Reject）是一种除频率范围很窄外，通过大部分频率的滤波器。
其他类型滤波器的目的是通过具有一定范围的信号，但是带阻滤波器的目的是阻止信号的选定频率。
理想滤波器是如上所示的滤波器。
它通过一个特定的信号范围，并开始阻塞该范围旁边的信号。
但正实际情况是没有一种设备能像理想的概念那样工作。
滤波器也一样。
以带通滤波器为例。
每个人都想要的理想滤波器是左边显示的那个，但是你永远不会得到这种滤波器。
即使在滤波器的理论设计中，您也会看到中间列所示的几种类型，但即使是这种理论滤波器也不如理想滤波器。
第一种理论类型在通带区域有一些波动（涟漪），并且相对陡峭地落入阻塞区域（阻带），并且在阻带中没有波动。
第二种理论类型既没有通带也没有阻带中的波纹。
没有波纹是很好的。
但在这种情况下，它会慢慢落入阻塞区。
第三种理论类型在通带和阻带都有波纹，这是不好的，但它落入阻带非常陡，这是好的。
右栏给出了一些实滤波器的例子，这显然比理论性质差。
这些只是几个真正的过滤器。
在现实世界中，你会有很多不同类型和特点的过滤器。
实现滤波器的方法有很多种，很难列出所有可能的天线实现方法。
这里只列出几种我认为在许多领域最常用的实现方法。
第5章FIR滤波器和IIR滤波器的设计 ppt课件
有限冲激响应(FIR)滤波器对N个数据采样执行加权
平均(卷积):
N1
y(k)wnx(kn) n0
（5.13）
具有3个权值(或抽头)滤波器的差分方程表示为:
y ( k ) x ( k ) w 0 x ( k 1 ) w 1 x ( k 2 ) w 2 (5.14) 如图5.3，其信号流图描述为：
图5.2给出了等价的双线性变换后的IIR数字滤波器 及系统的处理结构。注意模拟和数字的输入输出均由适 当的ADC与DAC导出。
在低频段，通过双线性变换生成的数字滤波器非常 接近于模拟的滤波器。因此对于相同的电压输入vin，希 望观察到的两个系统的输出是相似的。
模拟到数字滤波器的转换 --双线性交换
图5.12 间隔为10Hz的信号合成
基本数字FIR滤波器的设计 --FIR滤波器的频率响应特性
如图5.13，通过求取冲激响应的离散傅立叶变换 (DFT)可获得数字滤波器的频率/相位响应。
幅 度
时间
频率 相 位
频率
图5.13 幅频和相频响应特性
基本数字FIR滤波器的设计 --FIR滤波器的频率响应特性
H (s） 1 1 1 z 1 1 z 1 1 /3 (1 z 1 ) 1 s 2 1 1 z z 1 1 1(1 z 1 ) 1 z 1 3 z 1 1 1 /3 z 1
因此差分方程为:
。
y (k)1x (k) 1x (k 1 ) 1y (k 1 )
33
3
模拟到数字滤波器的转换 --双线性交换
考虑图5.1的简单RC电路其中系统的传递函数为:
H (f） V V o i n (u ( t))1j2 1 fR C 1j1 RC（5.10）
用拉普拉斯变换可以将系统用下式描述：
第十章模拟与数字滤波器ppt课件
时域逼近良好 保持线性关系：=T
线性相位模拟滤波器转变为线性相位数字滤波器
缺点： 频率响应混迭
只适用于限带的低通、带通滤波器
二、 双线性变换法
冲激响应不变法：时域模仿逼近缺点 是产生频率响应的混叠失真
为了克服这一缺点，采用双线性变换 法。
使数字滤波器的频率响应与模拟滤波 器的频率响应相似
数字滤波器分类
H(ej )
低通
高通
2 π π
H(ej ) π 2 π ω
带通
2 π π H(ej ) π 2 π ω
带阻
2 π π H(ej ) π 2 π ω
2 π π π 2 π ω
一、实际模拟低通滤波器的特性
：通带内允许误差
1
Hj
2 ：阻带衰减
1
11
p ：通带截止频率
k1
aN
s'
a N N1
1 s' N1.. . a1s' 1
Ha(s) 的确定的方法：
方法一：直接求取
Ha (s) N cN
(s sk )
k 1
方法二：根据N查P186表10—1，得 Has' ，
s s'
H a s '
c
H a s
5、Butterworth滤波器设计步骤：
(1)确定技术指标： p 1 s 2
1 z1 s 1 z1
或 z 1s 1s
⑤ 令
s
2 T
1 1
z1 z1
2 s
或
z
T 2
s
T 以保低频处有较确切的对应关系：1
2 tan(1T) 2 tan()
T 2T2
或2arctanT
线性相位模拟滤波器转变为线性相位数字滤波器
缺点： 频率响应混迭
只适用于限带的低通、带通滤波器
二、 双线性变换法
冲激响应不变法：时域模仿逼近缺点 是产生频率响应的混叠失真
为了克服这一缺点，采用双线性变换 法。
使数字滤波器的频率响应与模拟滤波 器的频率响应相似
数字滤波器分类
H(ej )
低通
高通
2 π π
H(ej ) π 2 π ω
带通
2 π π H(ej ) π 2 π ω
带阻
2 π π H(ej ) π 2 π ω
2 π π π 2 π ω
一、实际模拟低通滤波器的特性
：通带内允许误差
1
Hj
2 ：阻带衰减
1
11
p ：通带截止频率
k1
aN
s'
a N N1
1 s' N1.. . a1s' 1
Ha(s) 的确定的方法：
方法一：直接求取
Ha (s) N cN
(s sk )
k 1
方法二：根据N查P186表10—1，得 Has' ，
s s'
H a s '
c
H a s
5、Butterworth滤波器设计步骤：
(1)确定技术指标： p 1 s 2
1 z1 s 1 z1
或 z 1s 1s
⑤ 令
s
2 T
1 1
z1 z1
2 s
或
z
T 2
s
T 以保低频处有较确切的对应关系：1
2 tan(1T) 2 tan()
T 2T2
或2arctanT