ADS射频电路设计：滤波器仿真设计详解

ADS射频电路设计：滤波器仿真设计详解

引用

CSDN

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https://blog.csdn.net/weixin_65176607/article/details/144471225

在射频电路设计中，滤波器的设计是一个关键环节。本文将详细介绍如何使用ADS软件进行滤波器的仿真设计，包括集总元件滤波器和分布参数滤波器的设计方法。通过本文的学习，读者将能够掌握滤波器的设计原理和具体实现步骤。

一、集总元件滤波器（LC 低频）

集总元件滤波器主要应用于低频段，通常使用电感（L）和电容（C）来实现滤波功能。下面将介绍如何通过ADS软件进行集总元件滤波器的设计和优化。

1. 手动调谐

手动调谐是通过调整电路中的元件参数来优化滤波器性能的一种方法。具体步骤如下：

• 增加并联谐振网络：为了增强高频抑制比，可以在电路中增加三个并联谐振网络。
• 调整电容值：通过调整并联电容的容值来观察对滤波器性能的影响。例如，减小C5的容值可以改善1.7-1.9GHz频段的抑制效果，但可能会导致1.3GHz附近的插损增加。

2. ADS自动调谐方法

ADS软件提供了强大的自动优化功能，可以大大提高设计效率。具体步骤如下：

• 设置变量：将需要优化的元件参数设置为变量，并定义其取值范围。
• 添加优化控件：在ADS中添加优化控件，设置优化方式（随机优化或梯度优化）、迭代次数等参数。
• 设置优化目标：定义需要优化的参数，如插入损耗、驻波比等，并设置相应的权重和限制条件。

方法一：手动调谐后用ADS专门优化控件

• 优化过程：使用ADS的优化控件对设置的目标进行优化，通过多次迭代找到最优解。
• 结果验证：优化完成后，更新原理图并进行仿真验证。需要注意的是，理想元件在高频下的性能可能与实际元件存在较大差异。

方法二：ADS自动电路设计控件（较常用）

• 设计步骤：在ADS中调用低通滤波器控件，设置截止频率、带内插损等参数，然后点击Design生成滤波器电路。
• 优化：可以在生成的滤波器电路中增加传输零点，进一步优化高频抑制性能。

二、分布参数滤波器（微带/带状线 高频）

分布参数滤波器主要用于高频段，通过微带线或带状线来实现滤波功能。与集总元件滤波器相比，分布参数滤波器的寄生效应较小，更适合高频应用。

微带电路参数设置

在ADS中设计微带电路时，需要设置板材参数，包括介质层厚度、介电常数、相对磁导率等。常用的板材有罗杰斯RO4350b，介电常数为3.66，板厚度为20mil。

阶跃滤波器设计

阶跃滤波器是一种常用的分布参数滤波器，通过高低阻抗的交替变化来实现滤波功能。设计步骤如下：

• 设置参数：定义截止频率、带内插损、带外抑制等参数。
• 生成电路：使用ADS的Passive circuit控件生成滤波器电路。
• 优化：通过调整delta参数或手动调谐微带线长度来优化滤波器性能。

三、滤波器版图设计

完成电路设计后，需要进行版图设计以实现物理布局。具体步骤如下：

• 激活所有键：确保所有设计元素都处于激活状态。
• 添加端口：在输入输出端添加端口。
• 设置板材参数：根据设计要求设置板材的厚度、介电常数等参数。
• 仿真设置：设置仿真频率范围、输出格式等参数。
• 网格划分：ADS会自动将版图划分为小块进行仿真计算。

通过以上步骤，可以得到最终的滤波器版图及其仿真结果。在2GHz以内的插损约为-0.5dB，在3GHz的抑制约为18dB，回波损耗在-12dB左右。