08、ADS使用记录之低通滤波器设计与优化

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08、ADS使用记录之低通滤波器设计与优化

2023-12-14 05:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

08、ADS使用记录之低通滤波器设计与优化

基于ADS2021

参考的书籍是卢益锋老师的ADS射频电路设计与仿真学习笔记

前置教程: 01、ADS使用记录之新建工程 02、ADS使用记录之导入各类仿真模型导入 03、ADS使用记录之DC仿真控制器的使用 04、ADS使用记录之S仿真控制器的使用&椭圆低通滤波器设计 05、ADS使用记录之集总参数匹配 06、ADS使用记录之分布式参数匹配 07、ADS使用记录之匹配Q值-宽带与窄带

1、低通滤波器设计

设计指标:

1.通带0-1300MHz,插入损耗|S21|20dB。 2.阻带1700-1900MHz,阻带抑制|S21|>25dB。 3.阻带1900-3000MHz,阻带抑制|S21|>40dB。

根据设计要求大致综合出电路图(或者使用设计工具综合出电路图,如: 04、ADS使用记录之S仿真控制器的使用&椭圆低通滤波器设计)

在ADS中画出低通滤波器电路图如下所示: 在这里插入图片描述 上述电路为巴特沃斯滤波器,阶数为7,添加S参数仿真控件对电路进行分析并观察S11与S12 : 在这里插入图片描述 由上面的参数图得到,设计的滤波器不满足要求,需要进行一定优化。

2、低通滤波器优化(使用OPTIM工具)

由上述数据得到,滤波器的阻带衰减不满足要求,因此首先优化衰减性能,优化方法为增加传输零点。在电路图中电感位置并联电容组成谐振电路,由此形成传输零点来抑制高端信号(类似椭圆了)。 示意图如下: 在这里插入图片描述 此处我们(假装)不知道添加的电容的容值应该是多少,我们在此使用ADS的自动调整参数的功能。 在器件中找到optim控件并添加到原理图: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 双击OPTIM控件并修改配置,主要修改自动调参的次数为10000,自动参数调整的方式为随机: 在这里插入图片描述

接下来在工具栏找到var控件(变量控件),并将图中所有电容电感参数设置为变量: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

添加GOAL控件并设置要求的目标: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 要求和设计要求一致: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 点击工具栏的OPTIM图标开始自动确定参数: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 自动参数确定界面如下: 在这里插入图片描述 运行完成后点叉然后更新参数即可,最后的参数与性能图如下: 在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3、使用实际的电容模型仿真

上述使用的电容电感都是理想模型,而不考虑其数值的合理性和寄生参数。下面使用实际的电容模型进行仿真,使用村田电容模型,村田电容的ADS仿真模型可以从官网下载,亦可以通过如下链接下载: 村田电容电感的ADS仿真模型

在主界面找到DesignKit解压:在这里插入图片描述 选择下载得到的压缩包后点击打开: 在这里插入图片描述 点击打开后选择一个文件夹作为解压位置(不要中文目录,默认即可): 在这里插入图片描述 解压完成后会问你要不要将库添加到当前工程,点击确定即可: 在这里插入图片描述 由此可以在器件栏看到村田的器件: 在这里插入图片描述 在使用村田器件的原理图中一定要添加这个控件: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 随后在村田的电容电感中选择合适的器件,其中电容选择GQM18型号,电感选择LQG18HN型号: 在这里插入图片描述 双击器件在设置界面的右侧选择合适的电容电感值(电容电感值不能是任意,对应村田公司实际生产的电容电感): 在这里插入图片描述 如: 在这里插入图片描述 将所有器件修改至对应的数值,电路图如下所示: 在这里插入图片描述 进行仿真分析,观察效果(左侧为理想模型,右侧为实际模型): 在这里插入图片描述 可见实际的电容模型在传输零点无法达到理想,高频衰减性能由于寄生参数的存在而偏差。



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