滤波器(filter)仿真与设计ADS.ppt

主 要 内 容 滤波器基础知识介绍 Moment仿真技术概要 集总参数滤波器的自动设计（使用DesignGuide） 平行耦合滤波器设计（传统设计与使用Design Guide 自动设计） LTCC滤波器设计（电路设计与电磁设计的配合） * 滤波器仿真与设计 （三） 一、滤波器基本知识 1.1 滤波器功能概述 在特定频率或频段内的频率分量做 加重或衰减处理 阻抗匹配 相位（或时延、慢波）处理及补偿 一、滤波器基本知识 1.2 滤波器原理 通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性，即 dB dB 一、滤波器基本知识 1.3 滤波器分类 按作用频率分类 按网络综合方式分类 按结构分类 按工作方式分类 按调谐应用分类 按加载方式分类 按能量形式分类 按频带大小分类 按功率容量分类 低通、高通、带通、带阻 巴特沃斯、切比雪夫、椭圆函数、高斯多项式 微带线、同轴线、波导、LTCC等 反射式、吸收式等 固定调谐、可动态调谐方式 单终端、双终端等 电磁、自旋波、声表面波等 宽带、窄带等 大功率、低功率 一、滤波器基本知识 1.4 滤波器的技术参数 （1）插入损耗：插入损耗定量地描述了功率响应幅度与0dB基准的差值，其数学表达与衰减特性相同，如下： （2）带宽：滤波器的通带频率分为，有两种定义方式： (a) 3dB带宽：对于带通滤波器，带宽的定义是对应于通带内最小插入损耗点3dB 衰减量的上边频和下边频的频率差： (b) 插损带宽：满足设计要求插入损耗时所测的带宽。这个定义比较严谨，在工程中常用。 一、滤波器基本知识 1.4 滤波器的技术参数 （3）矩形系数：矩形系数是60dB 带宽与3dB带宽的比值，它描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度： （4）阻带抑制：在理想情况下，我们希望滤波器在阻带频段内具有无穷大的衰减量。但是，实际上我们只能得到与滤波器元件数目相关的有限衰减量。在实际情况中，为了使阻带抑制与矩形系数建立联系，通常以60dB作为阻带抑制的设计值。 一、滤波器基本知识 1.4 滤波器的技术参数 （5）矩形系数：矩形系数是60dB 带宽与3dB带宽的比值，它描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度： （6）品质因数Q：可以用来间接描述滤波器的频率选择性，品质因数通常被定义为在谐振频率下，平均储能与一个周期内平均耗能之比： 其中功率损耗，等于单位时间内的耗能。 注意：在应用这个定义时，必须区分有载和无载Q。 一、滤波器基本知识 1.5 滤波器的设计方法 一、滤波器基本知识 1.5 滤波器的CAD设计过程 二、Moment仿真技术概要 ADS软件提供了一个2.5维的平面电磁仿真分析功能——Momentum（ADS2005A以后版本Momentum已经升级为3维平面电磁仿真器），可以用来仿真微带线、带状线、共面波导等的电磁特性，天线的辐射特性，以及电路板上的寄生、耦合效应。 在Momentum电磁分析中提供两种分析模式：Momentum Microwave Mode和Momentum RF Mode；使用者可以根据电路的工作频段和尺寸判断、选择使用。 Microwave Mode：采用全波电磁仿真算法，计算结果更准确，且能计算出辐射场； RF Mode称之为 Momentum RF, 它采用准静态算法，效率更高，一般用于频率不太高，且无需考虑辐射效应的场合。 二、Moment仿真技术概要 Momentum有很多非常强大且实用的功能，其中三个主要的功能： 版图元件和原理图元件协仿真（Co-Simulation）：版图元件和原理图元件协仿真，打破了版图元件和原理图元件之间的藩篱。在电路仿真中，可以引入具有物理意义布局元件来模拟；实际应用时，如将PCB板的布局加入电路设计中去做电路协仿真、或将封装参数加入核心晶片设计（Core Chip Design）去做协同仿真，就可以将版图元件的一些物理效应，如走线间的耦合和串音纳入考虑。 仿真真实物理世界的侧壁耦合( Side Wall Coupling）： Momentum可以计算开放空间及含有两个面或四个面侧壁的结构，这使得侧壁的寄生耦合、镜像电流、以及密闭腔的效应可以纳入考虑，这对实际线路设计过程是很重要的。 可输出SPICE模型并和其它仿真设计工具整合：Momentum仿真产生的S参数，可以用来产生SPICE相容的电路形式，所以利用Momentum的结果可以和SPICE共同仿真。 下面参考《ADS2008射频电路设计与仿真实例》第四章内容，开始上