5.3.3 阶梯阻抗低通滤波器原理图的优化
下面采用优化改变微带线的取值，调整阶梯阻抗低通滤波器的原理图，以期达到合格的曲线。在优化之前，首先设置变量，再添加优化控件和目标控件，然后就可以仿真了。
在工作空间q5.5中，将原理图e1另存为e2，阶梯阻抗低通滤波器的优化在原理图e2中进行。
1.设置变量VAR控件
（1）修改图5.35中元件的取值方式，将微带线和阶梯结的尺寸设置为变量。设置如下。
◆微带线TL1设置为宽度W=w2mm，长度L=l1mm
◆微带线TL2设置为宽度W=w1mm，长度L=l2mm
◆微带线TL3设置为宽度W=w2mm, 长度L=l3mm
◆微带线TL4设置为宽度W=w1mm，长度L=l2mm
◆微带线TL5设置为宽度W=w2mm，长度L=l1mm
◆阶梯结MSTEP1设置为宽度W1=2.63mm，宽度W2=w2mm
◆阶梯结MSTEP2设置为宽度W1=w2mm，宽度W2=w1mm
◆阶梯结MSTEP3设置为宽度W1=w1mm，宽度W2=w2mm
◆阶梯结MSTEP4设置为宽度W1=w2mm，宽度W2=w1mm
◆阶梯结MSTEP5设置为宽度W1=w1mm，宽度W2=w2mm
◆阶梯结MSTEP6设置为宽度W1=w2mm，宽度W2=2.63mm
完成变量设置的原理图如图5.37所示。
图5.37 设置原理图中的变量
（2）在原理图的工具栏，选择变量VAR按钮，插入原理图的画图区。
（3）在画图区中双击VAR，弹出Edit Instance Parameters设置对话框，在对话框中对变量w1、w2、l1、l2和l3进行设置。对变量w1设置如下：
①在Name栏填入w1
②在Variable Value栏填入0.4
③单击Tune/opt/Stat/DOE Setup按钮，打开Setup窗口。在Setup窗口中，选择优化Optimization按钮，然后在Optimization Status栏选择Enabled，在Type栏选择Continuous，在Format栏选择min/max，在Minimum Value栏填入0.35，在Maximum Value栏填入0.65，单击OK结束设置。
（4）用同样的方法设置变量w2、l1、l2和l3。Variables and Equations窗口和Setup窗口如图5.38所示，
（a）变量设置对话框
（b）变量优化取值范围
图5.38 变量的设置
图5.39 变量[VAR]
2.设置优化控件
（1）在原理图的元件面板列表上，选择优化Optim/Stat/DOE元件面板。在优化元件面板上，选择优化控件Optim插入原理图的画图区；选择目标控件Goal插入原理图的画图区，共插入两个目标控件Goal
（2）双击画图区中的优化控件Optim，打开Nominal Optimization窗口，在Nominal Optimization窗口中设置优化控件。设置优化控件的内容如下。
①选择随机Random优化方式
②优化次数选择100次
③其余的选项保持默认状态
（3）双击目标控件1，弹出Optim Goal Input对话框，设置目标控件Goal1如下。
①选择Expr为dB（S（2，1））。目标控件的期望值为用dB表示的S21
②选择dB（S（2,1））的最小值为-1。期望值S21的最小值为-1dB
③选择变量为频率freq
④选择频率扫描范围为0GHz～3GHz
在Optim Goal Input对话框中，Goal Information项的设置如图5.40所示，Display项的设置如图5.41所示。
图5.40 Goal Information项的设置
图5.41 Display项的设置
（4）用同样的方法设置目标控件2
①选择Expr为dB（S（2，1））。目标控件的期望值为用dB表示的S21
②选择dB（S（2,1））的最大值为-30。期望值S21的最大值为-30dB
③选择变量为频率freq
④选择频率扫描范围为6GHz～6.2GHz
（5）原理图中设置完成的优化控件Optim和目标控件Goal如图5.42所示。
图5.42设置完成的优化控件和目标控件
3.原理图优化与数据显示
（1）现在可以对原理图优化了。在原理图的工具栏中，单击优化图标进行优化。优化过程中弹出了Optimization Cockpit窗口，记录了优化的执行情况，如图5.43所示。优化结束后，单击Update Design按钮。
图5.43 Optimization Cockpit窗口
（2）优化后的变量值w1、w2、l1、l2和l3已经保存在原理图中。优化后的微带线如下：
① w1=0.571458
② w2=12.0426
③ l1=4.3734
④ l2=4.69854
⑤ l3=7.28698
（3）优化结束后，数据显示视窗自动弹出。在数据显示视窗用矩形图表示S21曲线，矩形图横轴为频率范围，纵轴是用分贝（dB）表示的S21。单击工具栏中的标记按钮，3GHz和6GHz处各插入一个标记，插入标记的S21曲线如图5.44所示。
图5.44 低通滤波器原理图优化数据
由图5.44可以看出，S21曲线在3GHz和6GHz处的值如下。
①在3GHz处，S21的值为-0.423dB
②在6GHz处，S21的值为-31.338dB
以上数据满足技术指标。