ADS仿真：微带滤波器的设计

图设计过程。
1） 在原理图设计窗口中选择TLines-Microstrip元件面板列表，窗口左侧的工具栏变为如图12.3所示。并选择6个MLIN、5个MLOC、1个MSUB按照图12-4所示的方式连接起来。

2）设置图12-4中的控件MSUB微带线参数

H:基板厚度(0.1 mm)
Er:基板相对介电常数(2.16)
Mur:磁导率(1)
Cond:金属电导率(6.14E+7)
Hu:封装高度(1.0e+33 mm)
T:金属层厚度(0.001 mm)
TanD:损耗角正切(1e-3)
Roungh:表面粗糙度(0 mm)
完成设置的MSUB控件如图12.5所示。

3）滤波器两端的引出线是50 Ohm的微带线，它的宽度W可由微带线计算工具算出。选择【Tools】→【LineCalc】→【Start LineCalc】命令。在打开的窗口中输入如图12-6所示的内容。

在Substrate Parameters栏中填入与MSUB相同的微带线参数。
在Component Parameters栏中填入中心频率（本例为3.0GHz）。
Physical栏中的W和L分别表示微带线的宽和长。
Electrical栏中的Z0和E_Eff分别表示微带线的特性阻抗和相位延迟，点击Synthesize和Analyze栏中的和箭头，可以进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算。本例中Z0为50Ohm，E_Eff为45deg，W为0.31008mm，L为9.18284mm。另外打开的一个窗口显示当前运算状态以及错误信息，如图12.7所示。

4）双击两边的引出线TL1、TL6，分别将其宽与长设为0.31006 mm和1.5 mm。其余的微带线长度设为9.18284，宽度是滤波器设计和优化的主要参数，因此要用变量代替，便于后面修改和优化。微带滤波器的结构是对称的，因此设置了W1、W2、W3、W4、W5共5个变量。

双击每个微带线设置参数，W分别设为相应的变量，单位mm。在设置宽度的5个变量时，为了让它们显示在原理图上，要把Display parameter on schematic的选项勾上。设置完变量的原理图如图12.8所示。

5）由于原理图中的MLIN和MLOC的宽度都是变量，因此需要在原理图中添加一个变量控件。单击工具栏上的VAR 图标，把变量控件VAR放置在原理图上，双击该图标弹出变量设置窗口，依次添加各微带线的W参数。

在Name栏中填变量名称，Variable Value栏中填变量的初值，点击Add添加变量，然后单击Tune/Opt/Stat/DOE Setup…按钮设置变量的取值范围，其中的Enabled/Disabled表示该变量是否能被优化，Minimum Value表示可优化的最小值Maximum Value表示可优化的最大值，如图12.9，12.10所示。

微带滤波器中微带线的变量值及优化范围设置如下。
W1=0.1679 opt{ 0.1 to2 }，表示W1的默认值为0.1679，变化范围为0.1到2。
W2=0.4772 opt{ 0.1 to 2 }，表示W2的默认值为0.4772，变化范围为0.1到2。
W3=0.5124 opt{ 0.1 to 2 }，表示W3的默认值为0.5124，变化范围为0.1到2。
W4=0.1269 opt{ 0.1 to 2 }，表示W4的默认值为0.1269，变化范围为0.1到2。
W5=0.1203 opt{ 0.1 to 2 }，表示W5的默认值为0.1203，变化范围为0.1到2。
这样一个完整的微带低通滤波器的电路就完成了，如图12.11所示。

4.3 S参数仿真设置和原理图仿真

上面已经详细的阐述了原理图的设计以及电路参数的设置，下面介绍S参数仿真设置和原理图仿真。在执行仿真之前，先进行S参数仿真设置。

1）S参数仿真设置

在原理图设计窗口中选择S参数仿真工具栏，Simulation-S_Param。选择Term放置在滤波器两边，用来定义端口1和2，并放置两个地，按照图12.12连接好电路。

选择S参数扫描控件放置在原理图中，并设置扫描的频率范围和步长。双击S参数仿真控制器，参数设置如下。
Start=0 GHz，表示频率扫描的起始频率为0 GHz。
Stop=5 GHz，表示频率扫描的终止频率为5 GHz。
Step=0.01 GHz，表示频率扫描的频率间隔为0.01 GHz。
完成参数设置的S参数仿真控制器如图12.13所示。

调整电路原理图和各种控件，最终得到的电路原理图如图12.14所示。

这样就完成了微带低通滤波器S参数的仿真设置，下面开始对滤波器进行仿真。
2） 原理图仿真
单击工具栏上的simulate按钮或是点击simulate→simulate，当仿真结束后，系统会自动弹出一个数据显示窗口，在数据显示窗口中插入一个S21参数的矩形图，再点击maker→New，可在图中加一标记，如图12.15所示。从图中可以看出，S21参数曲线是一个低通滤波器的形状，但是与设计指标的要求还有一定的差距。以同样的方式插入一个S11参数的矩形图，加上一个Marker点，如图12.16所示。从图中可以看出，S11在通带内基本满足工程设计的要求，但是还有待于进一步改善，使端口的反射系数更小。