论文基于ads的带阻滤波器设计.doc
《论文基于ads的带阻滤波器设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《论文基于ads的带阻滤波器设计.doc(54页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、电磁波与微波技术课程设计-带阻滤波器的设计与仿真 课 题:带阻滤波器的设计与仿真 指导老师: 姓 名: 学 号: 目录1. 设计要求32. 微带短截线带阻滤波器的理论基础32.1 理查德变换42.2 科洛达规则63. 设计步骤73.1 ADS 简介73.2 初步设计过程83.3 优化设计过程143.4 对比结果174. 心得体会175. 参考文献181课程设计要求:1. 1 设计题目:带阻滤波器的设计与仿真。1.2 设计方式:分组课外利用ads软件进行设计。1.3 设计时间:第一周至第十七周。1.4 带阻滤波器中心频率:6GHz;相对带宽:9%;带内波纹: 25dB;在频率5.5GHz和6.5
2、GHz处, 衰 减3dB;输入输出阻抗:50。2微带短截线带阻滤波器的理论基础 当频率不高时,滤波器主要是由集总元件电感和电容构成,但当频率高于500Mz时,滤波器通常由分布参数元件构成,这是由于两个原因造成的,其一是频率高时电感和电容应选的元件值小,由于寄生参数的影响,如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件;其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近,滤波器元件之间的距离不可忽视,需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线方法,将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器,其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段,科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。2.1 理查德变换 通过理查德变换,可以将
3、集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性,利用传输线的这一特性,可以实现集总元件到分布参数元件的变换。在传输线理论中,终端短路传输线的输入阻抗为: = (1.0)式中 当传输线的长度 = 时 (1.1)将式(1.1)代入式(1.1),可以得到 (1.2) 式中 (1.3)称为归一化频率。终端短路的一段传输线可以等效为集总元件电感,等效关系为 (1.4)式中S = j (1.5)称为理查德变换。同样,终端开路的一段传输线可以等效为集总元件的电容。终端开路传输线的输入导纳为 (1.6)式中 S = j 为理查德变换。 前面将电感和电容
4、用一段传输线等效时,传输线的长度选择为 ,这样的选择有个好处,因为点f = S = j = j1 (1.7)这适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的低通滤波器,这时低通滤波器原型的电感值与终端短路传输线的归一化特性阻抗值相等,低通滤波器原型的电容值与终端开路传输线的归一化特性导纳值相等。 当传输线的长度 时,这种选择适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的带阻滤波器。所以我们在做设计时用的传输线的长度 为 。2.2 科洛达规则科洛达规则是利用附加的传输线段,得到在实际上更容易实现的滤波器。利用科洛达规则既可以将串联短截线变换为并联短截线,又可以将短截线在物理上分开。附加的传输
5、线段称为单位元件。3 设计步骤 3.1 ADS简介 ADS(Advanced Design System)电子设计自动化软件为美国Agilent Technologies公司的产品,该软件的功能包含时域电路模拟(SPICElike Simulation)、频域电路模拟(HarmonicBalance Linear Analysis)、电磁模拟(EM Simulation)、通信系统模拟(Communication SystemSimulation)、数字信号处理设计(DSP)等。此外和多家芯片厂商合作建立ADS Design Kit及Model File供设计人员使用。使用者可以利用Desig
6、n Kit及软件模拟功能进行通信系统的设计、规划与评估,以及MMICRFIC、类比与数位电路设计。除上述的设计模拟功能外,ADS也提供辅助设计功能,如Design Guide是以范例及指令方式示范电路或系统的设计规划流程,而Simulation Wizard是以步骤式界面进行电路设计与分析。ADS还能提供与其他设计模拟软件(如SPICE、Mentor Graphics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的MATLAB等)做CoSimulation,加上丰富的元件应用模型库及量测验证仪器间的连接功能,将增加电路与系统设计的方便性、速度与精确性。它提供优秀的
7、频率模式和混合模式电路仿真器,可以模拟整个通信信号通路,完成从电路到系统的各级仿真。它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中。ADS采用自顶至底的设计和自底至顶的验证方法,将系统设计和验证时间降到最少。它具有DSP、RF和EM协同仿真能力,从而能在系统级设计中高效率地分配和优化系统性能。完成系统建模后,就可用实际RE和DSP电路设计替代行为模型,评估它们对性能的影响。当任何一级仿真结果不理想时,都必须回到原理图中重新进行优化,并再次进行仿真,直到仿真结果满意为止,这样可以保证实际电路与仿真电路的一致性。ADS可以为电路设计者提供进行模拟、射频与微波等电路和通信系统
8、设计的仿真分析方法,其提供的仿真分析方法大致可以分为时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真。3.2 初步设计过程利用微带短截线带阻滤波器的理论基础,可以方便地设计出符合技术指标的微带短截线滤波器。下面我们用ADS设计并仿真微带短截线带阻滤波器的原理图,。微带短截线带阻滤波器的设计指标如下:中心频率:6GHz;相对带宽:9%;带内波纹: 25dB;在频率5.5GHz和6.5GHz处, 衰减3dB;输入输出阻抗:50。 3.2.1创建原理图启动ADS软件创建一名为Filter_Stubl的原理图。3.2.2 利用ADS的工具tools完成对微带线的计算利用ADS提供的工具tools,可以进行微带线
9、物理尺寸和电参数之间的数值计算,若给定微带线的特性阻抗和电长度,可以计算微带线的宽度。(1) 设置微带线参数。 在【Microstrip Substrate】对话框中进行设置,设置好后在原理图中有:(2) 在微带线元件面板上,选择一个微带线MLIN,插入原理图的画图区。(3) 在画图区中选中微带线MLIN,再选择【tools】调出【LineCalc】计算窗口。(4) 在【LineCalc】计算窗口,设置:将频率Freq 设置为 6 GHz将微带线的特性阻抗设置为 70.7 Ohm将微带线的长度相移设置为 90度点击【Synthesize】按钮可计算出 微带线的宽度 W =1.458mm 和微带
10、线的长度 L = 8.457mm 。(5) 在【LineCalc】计算窗口,继续计算将频率Freq 设置为 6 GHz将微带线的特性阻抗设置为 50 Ohm点击【Synthesize】按钮可计算出微带线的宽度 W = 2.647mm(6) 在原理图画图区中,计算终端开路的微带线MLOC.(7) 在【LineCalc】计算窗口,设置:将频率Freq 设置为 6 GHz将微带线的特性阻抗设置为 170.7 Ohm将微带线的长度相移设置为 90度点击【Synthesize】按钮可计算出 微带线的宽度 W = 0.093mm 和微带线的长度 L =9.133mm 。(8) 在【LineCalc】计算窗
11、口,继续计算将频率Freq 设置为 6 GHz将微带线的特性阻抗设置为 60.4 Ohm将微带线的长度相移设置为 90度点击【Synthesize】按钮可计算出微带线的宽度 W = 1.940mm和微带线的长度 L =8.455mm 。(9) 通过上述计算得到的数据,是微带短截线带阻滤波器的尺寸。3.2.3 设计原理图(1)保留前面设置的微带线参数,删除原理图中的一个微带线MLIN。(2)在原理图的元件面板列表上,选择微带线【Tlines-Microstrip】元件面板上出现与微带线对应的元件图标。在微带线元件面板上,选择微带线MLIN,4次插入到原理图中,并做如下设置: (3)在微带线元件面
12、板选择微带线的T形结MTEE,3次插入到原理图中,并做如下设置: (4)在微带线元件面板,选择终端开路的微带线MLOC,3次插入原理图中,并做如下设置: (5)在S参数仿真元件面板上,选择负载终端Term,2次插入原理图中,并让两个负载均接地。(6)应用连接工具,将MTEE , MLOC,Term和 MLIN 相连如下图: 3.2.4 原理图仿真(1)在S 参数仿真元件面板上,选择S参数仿真控件SP,插入到原理图中,并设置如下: (2)对微带短截线带阻滤波器的原理图仿真。 (3)数据显示,结果如下: (4)对比设计指标发现此设计在多个方面存在不足,如:中心频率没有正好落在6GHz,M1和M2点
13、的衰减又过大3.3 优化设计过程 (1)由于3.2.4(3)图中曲线不满足技术指标,需要调整原理图,下面采用优化方法调整原理图。在优化仿真之前,先设置变量,然后再添加优化控件和目标控件。 (2) 修改S参数仿真控件中微带线段的取值方式,将微带线段导体带的宽度W设置为变量。再对原理图中TL2和TL3进行设置如下:TL2 的导体宽度设置为 W = x1 mmTL3的导体宽度设置为 W = x1 mm (3)设置T形结Tee1,Tee2,Tee3如下(单位mm):Tee1 设置为 W1=2.647 W2=x1 W3=x2Tee2 设置为 W1=x1 W2=x1 W3=x3Tee3 设置为 W1=x1
14、 W2=x2.647 W3=x2 (4)设置终端开路的微带线MLOC 如下:微带线TL5的宽度设置为 W = x2 mm微带线TL6的宽度设置为 W = x3 mm微带线TL7的宽度设置为 W = x2 mm (5)在原理图的工具栏,选择变量【var】按钮,插入原理图中,双击VAR,打开【Variables and Equations】对话框,在对话框中分别对x1,x2,x3进行设置 其结果如下:(6)在原理图的元件面板列表上,选择优化元件【Optim/Stat./yield/DOE】项,在优化的元件面板上,选择优化控件Optim插入原理图的画图区,并选择目标控件Goal插入原理图的画图区,共
15、4个。 (7)双击Optim ,打开【Nominal Optimization】窗口,在其中设置优化控件,设置优化控件的步骤如下: 选择随机Random 优化方式 优化次数 400 次,其余保持默认状态。(9) 分别设置Goal1,Goal2,Goal3,Goal4 控件,结果如下: (10) 点击仿真【Simulate】图标,运行仿真,等仿真结束后,选【Simulate/Update Optimization Values】命令,将优化后的值保存在原理图中。(11) 数据结果显示: 3.4 对比结果查看优化后的曲线图可知: 在5.5GHz 处, 在 6 GHz 处, 在 6.6GHz处, 这
16、组数据比起优化前的要好的多了,以上数据满足了设计要求的技术指标。 4 心得体会 这次课程设计总的来说不是特别容易,在课堂上虽然学了不少的理论知识,可当真正实践的时候就发现自己懂的太少了,这次的仿真软件完全是自学的,自己图书馆查资料,上网找资料,在查找和阅读中确实学到挺多知识,也对ADS的仿真过程以及带阻滤波器的原理有了更深刻的理解,在设计过程中遇到不少的问题,但都在我们组员的共同努力下找到解决办法,大家共同努力,共同进步,通过这次课程设计更加体会到实践对于理论的重要性,平时基本都是上课,实践的机会很少,以后应该加强这方面的练习。5.参考文献1. 电磁场与微波技术 -人民邮电出版社2. 射频电路
17、理论与设计-人民邮电出版社 3. ads应用详解 -人民邮电出版社4. 网络所搜33参考:毕业论文(设计)工作记录及成绩评定册题 目: 学生姓名: 学 号: 专 业: 班 级: 指 导 教 师: 职称: 助理指导教师: 职称: 年 月 日实验中心制使 用 说 明一、此册中各项内容为对学生毕业论文(设计)的工作和成绩评定记录,请各环节记录人用黑色或蓝色钢笔(签字笔)认真填写(建议填写前先写出相应草稿,以避免填错),并妥善保存。二、此册于学院组织对各专业题目审查完成后,各教研室汇编选题指南,经学生自由选题后,由实验中心组织发给学生。三、学生如实填好本册封面上的各项内容和选题审批表的相应内容,经指导
18、教师和学院领导小组批准后,交指导教师;指导老师填好毕业论文(设计)任务书的各项内容,经教研室审核后交学生签名确认其毕业论文(设计)工作任务。四、学生在指导老师的指导下填好毕业论文(设计)开题报告各项内容,由指导教师和教研室审核通过后,确定其开题,并将此册交指导老师保存。五、指导老师原则上每周至少保证一次对学生的指导,如实按时填好毕业论文(设计)指导教师工作记录,并请学生签字确认。六、中期检查时,指导老师将此册交学生填写前期工作小结,指导教师对其任务完成情况进行评价,学院中期检查领导小组对师生中期工作进行核查,并对未完成者提出整改意见,后将此册交指导老师保存。七、毕业论文(设计)定稿后,根据学院
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 论文 基于 ads 带阻滤波器 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。