滤波器设计流程(TUMIC)

滤波器设计流程(TUMIC)实验要求:用r=9.6，h=0.5mm的基板设计一个微带耦合线型的带通滤波器，指示如下：中心频率0f=5.5GHz；实验步骤：1．计算阶次：按照教材P109的计算步骤，仍然选用0.1db波纹的切比雪夫低通原型。根据中心频率、相对带宽和要求的阻带衰减条件，我们可得出最后n＝4。2．用TUMIC画出拓扑图：因为TUMIC里没有对称耦合微带线，所以我们采用不对称耦合微带线将两个宽度设为相同，即实现对称耦合微带线的作用。如图所示：在每个耦合微带线的2、4两个端口，我们端接微带开路分支，将微带部分的长度设置为很小，而宽度设置为与端接的耦合微带线相同即可，即此部分微带基本不产生作用。如图：因为n＝4，我们采用5个对称耦合微带线。可知它们是中心对称的，即1和5，2和4为相同的参数。在每两段耦合微带线连接处，因为它们的宽度都不相同，所以我们需要采用一个微带跳线来连接，如图：注意：有小蓝点的一端为1端口，另一端为2端口。参数设置如下图：条件中，要我们设计两端均为50欧姆的微带线。我们用此软件本身带有的公式计算出它的设计值即可。不过要注意一点，我们需在设置好基片参数(见后面)的情况下再进行计算。如图：最后在两端加上端口，并标注1，2端口。如图：3．参数设置：⑴基片设置：即按设计要求里的r和h进行设置。如图：⑵变量设置：上面讲到我们实际上是使用三组耦合微带线，即有三组参数。考虑每个对称耦合微带线都有w(宽度)，s(间距)，l(长度)三个参数。我们进行设计的目的就是通过计算机优化得到我们需要的这些参数的值，所以在这里，我们要将这些参数设置为变量。如图：可见，我们要给每一个变量一个设计值以及它在优化过程中的上下限。设计值可以参照书上给出的设计步骤进行计算，不过相当复杂，我们在实际设计中不妨估算。不过要分清楚他们大概的范围，不能盲目设定。⑶频率设置：这里的频率设置是设计最后看计算结果时的频率范围以及步长，当然就需要包括所有我们需要的频率点(即至少包括条件里给出的通带以及要求的阻带衰减的点)。如图：⑷输入设置及优化目标设置：我们的实验要求里给出了实验的目标，即带内回波损耗大于20db，阻带衰减在4.8GHz处不小于25db。因为我们这里的db值都为负数，所以目标即：而输入设置，即为设置在优化目标里出现的参数。如图：4．分析、优化电路：当我们完成上面步骤后，我们首先对电路进行分析，看有没有错误，如果有错，在电路里和参数设置里进行改正，直到通过分析。如图：然后对电路进行优化，如图：当看到窗口里的Obf值减小，即说明电路优化正在进行。一次优化结束时，我们要即时更新参数。如图：更新参数时，我们应该需要注意，这些变量是否变到了我们设置它们优化的上下限，如果到了，那么应当适当增加上下限的范围，以方便电路继续优化下去。更新参数之后，我们来查看优化后的结果。用方格图窗口来查看结果，如图：也可用表格来查看结果。如图：然后重复进行分析-优化-更新参数-查看结果，直到满足我们的设计要求为止。电路优化是一个比较繁琐的过程，但是需要注意的是：通过这种优化过程，可能很难得到比较好的结果，这也许是在优化过程中某些参数始终朝着一个方向变化，导致优化进行不了但结果不符合的情况，我们应当在此过程中随时注意变量的变化情况，而适当的做出修改。