微波电路与系统仿真实验第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日S参数仿真和优化实验目的：了解微波滤波器的技术指标和设计方法；掌握使用ADS软件进行微波无源电路的设计、仿真和优化。实验内容：2.1滤波器的设计与仿真2.2滤波器S参数的优化2.3利用设计向导设计滤波器第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日2.1滤波器的设计与仿真微波滤波器的技术指标频率范围：滤波器通过或截断信号的频率界限。通带衰减：滤波器残余的反射及元件引起的损耗。阻带衰减：决定了滤波器的性能和种类。寄生通带：分布参数传输线段频响特性的周期性引起。群时延特性：当滤波器作为延时网络时必须考虑。第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日2.滤波器的设计步骤简介滤波器的设计步骤简介：确定指标。选择结构，包括物理结构和电路结构。电路的仿真设计。三维仿真设计（腔体滤波器）。参数优化。绘制加工图形文件。第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日3.低通（带通）滤波器的仿真低通（或带通）滤波器的仿真步骤：创建项目。创建低通（或带通）滤波器电路图。设置S参数仿真器。对S参数进行仿真，并将测试结果以图形和数据两种方式显示，在曲线上增加光标，要求光标位置显示技术指标要求的频率处。生成布局图。学习使用参数调谐功能，实时观察仿真结果。了解某一参数变化时对仿真结果的影响。第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日设计指标通带频率范围：3.0-3.1GHz；通带内衰减：2dB，起伏1dB；阻带衰减：2.8G以下以及3.3GHz以上衰减：40dB；端口反射系数：-20dB。微带带通滤波器的设计第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日微带带通滤波器的设计在进行设计时，主要是利用滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。S21（S12）是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21（S12）随频率变化的曲线的形状上。S11（S22）参数是输入输出端口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。如果反射系数过大就会导致反射损耗增大，并且影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日生成滤波器的原理图在原理图设计窗口中选择微带电路工具栏窗口左侧的工具栏变为右图所示在工具栏中点击选择耦合线Mcfil，并在右侧的绘图区放置。选择微带线MLIN以及控件MSUB分别放置在绘图区域中选择画线工具将电路连接好，连接方式见下页图。第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日生成滤波器的原理图第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日设置微带电路的基本参数上页图中五个Mcfil表示滤波器的五个耦合线节，两个MLIN表示滤波器两端的引出线。双击图上的控件MSUB设置微带线参数H：基板厚度（0.8mm）Er:基板相对介电常数（4.3）Mur：磁导率（1）Cond：金属电导率（5.88E+7）Hu：封装高度（1.0e+033）T：金属层厚度（0.03mm）TanD：损耗角正切（1e-4）Rough：表面粗糙度（0mm）第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日设置微带器件的参数双击两端的引出线TL1、TL2，分别将其宽长设置为1.52mm和2.5mm（其中线长只是暂定，以后制作版图时还需要修改）。平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以耦合线节1、5及2、4的参数是相同的。耦合线节的这些参数是滤波器设计和优化的主要参数，所以要用变量代替以便后面修改和优化。双击每个耦合线设置参数，W、L、S分别设为相应的变量，单位为mm,其中W1、W2表示该器件左右相邻两侧的微带器件的线宽，在设置W1、W2时为了让它们显示在原理图上，要把Displayparameteronschematic的选项勾上。第11页，共30页，星期日，2025年，2月5日设置微带器件参数后的原理图第12页，共30页，星期日，2025年，2月5日微带带通滤波器的理论依据下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线节长度约为四分之一波长（对中心频率而言），构成谐振电路。等效电路第13页，共30页，星期日，2025年，2月5日2.2滤波器S参数的优化低通（带通）滤波器的优化步骤：在电路图中添加优