解析微带滤波器的设计

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。

　　4.4参数

　　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） 在原理图设计窗优化电路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是优化目标所依赖的变量，这里为频率freq.

　　RangeMin和RangeMax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。

　　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,如图12.21所示。

　　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。

　　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。

　　VSWR翻译为电压驻波比（Voltage Standing Wave Ratio），一般简称驻波比。 电磁波从甲介质传导到乙介质，会由于介质不同，电磁波的能量会有一部分被反射，从而在甲区域形成"行驻波". 电压驻波比，指的就是行驻波的电压峰值与电压谷值之比，此值可以通过反射系数的模值计算： VSWR=（1+反射系数模值）/（1-反射系数模值）。 而入射波能量与反射波能量的比值为 1:（反射系数模的平方） 由上可知，驻波比越大，反射功率越高，传输效率越低。

　　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。

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ADS电子设计自动化功能十分强大，包含时域电路仿真 （SPICE-like Simulation）、频域电路仿真