ADS仿真：微带滤波器的设计

通过仿真我们可以看出，滤波器的参数指标还不满足要求，这就需要我们通过优化仿真来使滤波器的参数满足设计的要求，下面就来介绍关于电路优化方面的内容。

4.4优化电路参数

由于滤波器的参数并未达到指标要求，因此需要优化电路参数，使之达到设计要求。优化电路参数的具体步骤如下：

1) 在原理图设计窗口中选择优化面板列表optim/stat/Yield/DOE,在列表中选择优化控件optim，双击该控件设置优化方法和优化次数，常用的优化方法有Random(随机)、Gradient(梯度)等。随机法通常用于大范围搜索，梯度法则用于局部收敛。设置完成的控件如图12.17所示。

2）在优化面板列表中选择优化目标控件Goal放置在原理图中，双击该控件设置其参数，如图12.18所示。

Expr是优化目标名称，其中dB(S(2,1))表示以dB为单位的S21参数的值。

SimlnstanceName是仿真控件名称，这里选择SP1

Min和Max是优化目标的最小与最大值。

Weight是指优化目标的权重。

RangeVar[1]是优化目标所依赖的变量，这里为频率freq。

RangeMin[1]和RangeMax[1]是上述变量的变化范围。

这里总共设置了三个优化目标，前二个的优化参数都是S21，用来设定滤波器的通带和阻带的频率范围及衰减情况，最后一个的优化参数是S11，用来设定通带内的反射系数(这里要求小于-25dB)，具体如图12.19所示。由于原理图仿真和实际情况会有一定的偏差，在设定优化参数时，可以适当增加通带宽度。对于其它的参数，也可以根据优化的结果进行一定的调整。

3）设置完优化目标后把原理图存储一下，然后点击工具栏中的Simulate按钮开始进行优化仿真。在优化过程中会打开一个状态窗口显示优化的结果(如图12.20)，其中的CurrentEF表示与优化目标的偏差，数值越小表示越接近优化目标，0表示达到了优化目标，下面还列出了各优化变量的值，当优化结束时还会打开数据显示窗口。在数据显示窗口中我们可以观察S11参数和S21参数，如图12.21所示。从图中可以看出，滤波器的S11参数和S21参数满足设计要求。

需要注意的是在一次优化完成后，要点击原理图窗口菜单中的Simulate -> Update Optimization Values保存优化后的变量值(在VAR控件上可以看到变量的当前值)，否则优化后的值将不保存。
如果一次优化不能满足设计指标要求，根据情况需要对优化目标、优化变量的取值范围、优化方法及次数进行适当的调整，经过数次优化后，当CurrentEf的值为0，即为优化结束。

4）优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真的曲线。点击原理图工具栏中的按钮，然后点击优化控件OPTIM，则控件上打了红叉表示已经被关掉。要想使控件重新开启，只需点击工具栏中的按钮，然后点击要开启的控件，则控件上的红叉消失，功能也重新恢复了。对于原理图上其他的部件，如果想使其关闭或开启，也可以采取同样的方法。

5）点击工具栏中的Simulate按钮进行仿真，仿真结束后会出现数据显示窗口。在数据显示窗口观察滤波器的S11和S21曲线，其结果与优化结果相同。

4.5其他参数

在进行原理图仿真时，还可以看到滤波器的群时延以及输入的电压驻波比等参数。双击S参数控件，在其设置窗口的Parameters选项卡中勾上Group delay选项，就会在仿真时计算群时延。把左侧工具栏设为Simulation-S_param，并把VSWR控件放置在原理图中，即可计算输入驻波比。
要观察这两个参数的曲线，只需在仿真后出现的图形显示窗口中添加delay(2,1)及VSWR的曲线即可。当优化完成后，还可以把S参数仿真的频率范围加大，看看滤波器的寄生通带出现在什么频率上。

4.6 版图的生成与仿真

原理图的仿真是在完全理想的状态下进行的，而实际电路板的制作往往和理论有较大的差距，这就需要我们考虑一些干扰、耦合等外界因素的影响。因此需要在ADS中进一步对版图仿真。

1） 版图的生成

版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行计算，其结果比在原理图中仿真要准确，但是它的计算比较复杂，需要较长的时间，可作为对原理图设计的验证。
①首先要由原理图生成版图，生成版图前先要把原理图中用于S参数仿真的两个Term以及接地去掉，不让他们出现在生成的版图中。去掉的方法与前面关掉优化控件的相同，都是使用按钮，把这些元件打上红叉。

②然后点击菜单中的Layout -> Generate/Update Layout，弹出一个设置窗口（如图12.22），直接点OK，又出现一个窗口（如图12.23），再点OK，完成版图的生成，这时会打开一个显示版图的窗口，里面有刚生成的版图(如图12.24) 。

③版图生成后先要设置微带电路的基本参数(即原理图中MSUB里的参数)，点击版图窗口菜单中的Momentum -> Substrate -> Update From Schematic从原理图中获得这些参数，点击Momentum -> Substrate ->③版图生成后先要设置微带电路的基本参数(即