（一）实验目的

1.、了解微波滤波电路的原理及设计方法。

2、 学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。

3、 掌握微带滤波器的制作及调试方法。

（二）实验内容

1、 使用ADS软件设计一个微带带通滤波器，并对其参数进行优化、仿真。

2、 根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。

3、 对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。

（三）微带滤波器的技术指标

1、通带边界频率与通带内衰减、起伏

2、 阻带边界频率与阻带衰减

3、 通带的输入电压驻波比

4、 通带内相移与群时延

5、 寄生通带

技术指标说明：

1、前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)。

2、输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。

3、群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为dΥ/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真。

4、寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带内出现寄生通带。

本实验要设计的滤波器设计指标：

  通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。

（四）实验过程

1、利用ADS软件创建实验原理图

   下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线节长度约为四分之一波长(对中心频率而言)，构成谐振电路。

                                 图一

    下图为设置微带器件参数后的原理图：

                                   图二

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。其中的W1与W2参数代表该器件左右相邻两侧的微带器件的线宽，它们用来确定器件间的位置关系。将这些量设置为优化变量，进行优化。

添加优化目标及优化控件后的原理图模型：

                                       图三

然后开始优化，优化目标达到以后，保存优化后的数据然后进行仿真。仿真结束后观察入S11，S22，S21，S12的曲线，由于滤波器的对称结构，S11与S22，以及S21与S12曲线是相同的。

下图为仿真结果：

                                  图四

由图可以看出通过该软件设计原理图，并通过优化后仿真出的结果已经达到了我们要求的设计标准。

然后我们就可以根据我们设计的原理图来生成版图，版图生成后先要设置微带电路的基本参数，然后添加仿真端口以及版图的衬底。然后开始版图仿真，下图版图仿真结果：

                                      图五

由图可以看出生成的版图的仿真结果也达到了我们的设计指标。

（5）实验结果分析

理论计算：

根据设计指标：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。微带线特性阻抗为：50Ώ

   求出低通滤波器原型的相应归一化频率为：

依据带通滤波器频率变换以及设计的有关条件，取绝对值小的值

因为选取的带内衰减为1 dB，查切比雪夫滤波器衰减特性表得:

           滤波器级数4（带通滤波器单元为5 个）

同时查切比雪夫滤波器元件参数表可知:

           具有带内波纹1 dB 的4阶（5 个带通滤波器单元）切比雪夫标准低通滤波器参数如下：

根据公式： 

求出耦合传输线的奇模、偶模特性阻抗：

   1、如果测试中发现滤波器通带的中心频率偏高50MHz，则应当增加还是减小耦合线节的长度，才能使通带移到正确的频率？

    答：因为耦合线节的长L约为四分之一波长。如果测试中发现滤波器通带的中心频率偏高50MHz，则说明波长变小，则耦合线节的长L偏小。所以应该增加耦合线节的长度，使波长变长，从而使频率降低。

   2、信号通过滤波器时产生的衰减可能来自哪几个方面？

     答：可能来自

        （1）、阻抗不匹配造成的反射，可通过匹配削弱

        （2）、导体损耗 可选择合适的谐导体材料。

        （3）、介质损耗   选择损耗角正切的介质。

        （4）、谐振腔Q值  选择合适的谐振线阻抗，如70欧。

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