实验3 微带低通滤波器
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EDA实验报告
学 院： 电子工程学院 专 业： 电子与通信工程 班 级： 158班 学生姓名： * * 学生学号： ********** 实验3 微带低通滤波器 一、 设计要求 设计一个切比雪夫式微带低通滤波器，技术指标为：截止频率2.2cfGHZ，在通带内最大波纹0.2ArLdB，11S小于-16dB；在阻带频率4sfGHZ处，阻带衰减AsL不小于30dB。输入，输出端特性阻抗050Z。 用微带线结构实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数9.0r；高阻抗线特性阻抗0106hZ，高阻抗线010lZ。 设计一种低通滤波器电路，先用集总参数元件实现，进行仿真，然后进行调节，得到目标测量值。然后再通过换算，用微带线电路来实现，同样还需要经过调节，得到目标测量值。
指标要求为：2.2fGHZ时，1116SdB，210.2SdB； 4fGHZ时，2130SdB。
测量参数：在频率1~5GHZ的条件下11S和21S的值。
二、 实验仪器 硬件：PC机 软件：Microwave Office软件
三、 设计步骤 1. 原型滤波器设计 设计一个原型滤波器，设置的的频率为1~5GHZ，电路图如下； 对原型滤波器进行仿真，可以得到其如下图的测量结果： 原型滤波器的仿真结果 然后设置优化目标：2.2fGHZ时，1116SdB，210.2SdB； 4fGHZ时，2130SdB。
设置优化参数，选取所有变量，执行优化。 优化完成后，优化后的参数如下表：
CAPQID=C1C=Ca pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0INDQID=L1L=L0 nHQ=Q_v2FQ=FQ_v1 GHzALPH=0CAPQID=C2C=Cb pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0INDQID=L2L=L0 nHQ=Q_v2FQ=FQ_v1 GHzALPH=0CAPQID=C3C=Ca pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0
PORTP=1Z=50 Ohm
PORTP=2Z=50 Ohm
Ca=1.938Cb=3.134Q_v1=1000FQ_v1=0.1Q_v2=100L0=4.836Lumped Element FilterLumped LPFChebyshev (0.2dB ripple)Degree= 5Fp= 2200 MHz
12345Frequency (GHz)
iFilter IL RL-80-60-40-200Insertion Loss-40-30-20-100
Return Loss
DB(|S(2,1)|) (L)iFilter
DB(|S(1,1)|) (R)iFilter 元件ID C1(pF) C2(pF) C3(pF) L1(nH) L2(nH) 元件变量 Ca Cb Ca L0 L0 优化值 1.719 2.958 1.719 4.696 4.696
2. 滤波器物理尺寸计算（微带线结构） （1）高阻抗线 先计算高阻抗线的宽度。利用AWR软件自带的TXLine。已知条件：9.0r，01.1fGHZ，H=800um，T=10um，阻抗0106hZ，计算得W，re；
再计算高阻抗线的长度： 9141200010310106LLphhreLLllumZ
（2）低阻抗线 先计算低阻抗线的宽度。利用AWR软件自带的TXLine。已知条件：9.0r，01.1fGHZ，H=800um，T=10um，阻抗010hZ，计算得W，re；
再计算高阻抗线的长度： 14121303101010CClplrellZCaCa
um
1412203101010ClplrelZCbCb
um
将所有计算结果填入下表：
参数 W(um) re
1,2LLll(um) 1,3CCll
(um) 2Cl
(um)
高阻抗线 92.4199 5.37607 5732.06 ﹨ ﹨ 低阻抗线 8429.86 7.83071 ﹨ 1842.88 3171.16 3. 完成电路图，测量各特性指标 绘制实际物理结构的的低通滤波器
原型微带线结构 在测量项中添加11S和21S（单位dB） 所得到的测量图如下：
可以看出与用原型滤波器的仿真目标还是有差距，需要优化，优化目标与前面的优化目标一致，优化参数选取各个高低阻抗线的长度。
MLINID=TL1W=8430 umL=1843 umMLINID=TL2W=92.42 umL=5732 umMLINID=TL3W=8430 umL=3171 umMLINID=TL4W=92.42 umL=5732 umMLINID=TL5W=8430 umL=1843 umMSUBEr=9H=800 umT=10 umRho=1Tand=0ErNom=12.9Name=SUB1PORTP=1Z=50 Ohm
PORTP=2Z=50 Ohm
12345Frequency (GHz)
micro 1-50-40-30-20-100
1 GHz-15.32 dB
4 GHz-27.4 dB
2.2 GHz-0.5077 dB
DB(|S(1,1)|)Micostrip
DB(|S(2,1)|)Micostrip 在优化完成后，分别进行微带线的二维布线和三维布线 二维布线图 三维布线图 四、 数据记录及分析 原型滤波器电路图 按照书上的优化
优化目标为：2.2fGHZ时，1116SdB，210.2SdB； 4fGHZ时，2130SdB。
初次优化结果 可看出优化目标与实验要求不符，重新编辑设置优化目标
CAPQID=C1C=Ca pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0INDQID=L1L=L0 nHQ=Q_v2FQ=FQ_v1 GHzALPH=0CAPQID=C2C=Cb pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0INDQID=L2L=L0 nHQ=Q_v2FQ=FQ_v1 GHzALPH=0CAPQID=C3C=Ca pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0
PORTP=1Z=50 Ohm
PORTP=2Z=50 Ohm
Ca=1.719Cb=3.015Q_v1=1000FQ_v1=0.1Q_v2=100L0=4.696
Lumped Element FilterLumped LPFChebyshev (0.2dB ripple)Degree= 5Fp= 2200 MHz
12345Frequency (GHz)
iFilter IL RL-80-60-40-200Insertion Loss-40-30-20-100
Return Loss4 GHz-29.92 dB
2.2 GHz-0.3846 dBDB(|S(2,1)|) (L)
iFilter
DB(|S(1,1)|) (R)iFilter 重新设置后的优化目标为： f<2.2GHz， S(1，1)<-16dB， S(2，1)>-0.35dB f>4GHz， S(2，1)<-29.50dB
重新设置参数后的优化电路图 再次的优化结果 从以上优化过程可以看出，自己重新设置后的优化目标与书本给出的优化目标有了一定程度的恶化，但都控制在0.5dB的范围内，基本满足要求。
CAPQID=C1C=Ca pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0INDQID=L1L=L0 nHQ=Q_v2FQ=FQ_v1 GHzALPH=0CAPQID=C2C=Cb pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0INDQID=L2L=L0 nHQ=Q_v2FQ=FQ_v1 GHzALPH=0CAPQID=C3C=Ca pFQ=Q_v1FQ=FQ_v1 GHzALPH=0
PORTP=1Z=50 Ohm
PORTP=2Z=50 Ohm
Ca=1.719Cb=2.958Q_v1=1000FQ_v1=0.1Q_v2=100L0=4.696
Lumped Element FilterLumped LPFChebyshev (0.2dB ripple)Degree= 5Fp= 2200 MHz
12345Frequency (GHz)
iFilter IL RL-80-60-40-200Insertion Loss-40-30-20-100
Return Loss4 GHz-29.69 dB
2.2 GHz-0.3433 dBDB(|S(2,1)|) (L)
iFilter
DB(|S(1,1)|) (R)iFilter
