【ADS微波滤波器设计制作与调试】的实验旨在让学生深入理解微波滤波电路的工作原理和设计方法,同时熟练掌握使用Advanced Design System(ADS)软件进行微波电路设计、优化和仿真的技巧。实验内容包括设计一个微带带通滤波器,制作电路板并进行实际调试。
微带滤波器的技术指标至关重要,它们决定了滤波器的性能。其中,通带边界频率和通带内的衰减和起伏决定了滤波器的选择性和带宽;阻带边界频率和阻带衰减则确保了滤波器对外部干扰信号的有效抑制。输入电压驻波比衡量了滤波器的反射损耗,理想的滤波器应具有较低的驻波比,以减少信号反射。相移和群时延关系到信号通过滤波器时的相位失真,群时延恒定可保证信号质量。此外,寄生通带是设计中需避免的,它可能导致非期望的信号通路。
在使用ADS软件进行设计时,首先需要启动软件并创建新工程文件,设置长度单位为毫米。接着,设计微带滤波器的原理图,例如平行耦合线带通滤波器,其等效电路由对称的耦合线节组成,每个节的长度约为四分之一波长。设计指标包括指定的通带范围、带内衰减、起伏、阻带衰减以及端口反射系数。
生成滤波器的原理图涉及选取微带电路的工具栏,放置耦合线、微带线和控制元件,并进行正确连接。之后,设置微带电路的基本参数,如基板厚度、相对介电常数、磁导率、金属电导率等,以确保微带线的电气特性符合设计需求。同时,可以使用微带线计算工具确定微带线的宽度,以匹配50欧姆的特性阻抗。
在完成原理图设计后,通过软件进行参数优化和仿真,主要关注S参数,如S21和S11,它们分别反映滤波器的传输和反射特性。通过调整电路参数,优化S21曲线形状,实现理想的通带、阻带特性。同时,S11参数应保持在负20dB以下,确保良好的端口匹配和低反射。
在完成设计和仿真后,根据软件生成的电路版图制作实物电路板。对实物滤波器进行调试,检查是否满足设计指标,如需要,可对参数进行微调以优化性能。
通过这个实验,学生不仅能学习到微波滤波器的基本原理,还能掌握使用专业设计软件进行电路设计和分析的实际技能,这对他们的职业生涯具有重要意义。