5.5.1 集总参数带通滤波器设计向导
1.设计指标
(1)带通滤波器的中心频率为150MHz
(2)通带频率范围为140MHz到160MHz
(3)滤波器响应为最大平滑Maximally Flat
(4)通带内最大衰减为3dB
(5)在1OOMHz和2OOMHz时衰减大于30dB
(6)特性阻抗选为50Ω
2.创建原理图视窗
3.利用设计向导生成集总参数带通滤波器原理图
(1)在原理图e1中,执行菜单命令DesignGuide→Filter,弹出Filter对话框,在对话框中选择Filter Control Window项。
(2)单击Filter对话框中的OK按钮,关闭Filter对话框,同时将弹出滤波器设计向导Filter DesignGuide的初始窗口。
(3)在Filter DesignGuide窗口中,单击工具栏中的元件面板按钮,在原理图的元件面板上将出现Filter DG-All列表下的元件面板。
(4)在Filter DG-All元件面板上,选择双端口带通滤波器,插入原理图的画图区,原理图中的双端口带通滤波器的快捷元件如图5.90所示。
图5.90 双端口带通滤波器快捷元件原理图
(5)重新回到Filter DesignGuide窗口,单击该窗口中的Filter Assistant按钮,在Filter DesignGuide窗口中出现滤波器设计向导。选Filter DesignGuide窗口中的SmartComponent项为DA_LCBandpassDT1,说明原理图中出现了快捷元件DA_LCBandpassDT1,设计向导就是用来设计原理图中的快捷元件DA_LCBandpassDT1,下面设置快捷元件DA_LCBandpassDT1的参数 。
① First Element选为Series,即选择滤波器的第一个元件为串联方式
② Response Type选为Maximally Flat,即滤波器响应的方式选为最大平滑(也称为巴特沃斯滤波器)
③ Fs1选为100MHz,即阻带频率Fs1选为1OOMHz
④ Fp1选为140MHz,即通带频率Fp1选为140MHz
⑤ Fp2选为160MHz,即通带频率Fp2选为160MHz
⑥ Fs2选为2OOMHz,即阻带频率Fs2选为2OOMHz
⑦ Ap(dB)选为3,即在通带频率内最大衰减为3dB
⑧ As(dB)选为30,即在阻带频率上衰减为30dB
⑨其余选项保持默认状态。
(6)单击Filter DesignGuide窗口中的Design按钮,软件中的设计向导完成设计,Filter DesignGuide窗口如图5.91所示。
图5.91 滤波器设计向导中符合指标的响应
(7)现在原理图中的DA_LCBandpassDT1元件已经有了子电路。下面观察子电路,步骤如下。
①在原理图中选中DA_LCBandpassDT1元件。
②单击原理图工具栏中的↓按钮,进入子电路,DA_LCBandpassDT1元件的子电路如图5.92所示。可以看出,满足技术指标的滤波器为3阶。
③在原理图的工具栏中,单击↑按钮,由DA_LCBandpassDT1元件子电路退出,回到原理图中。
图5.92 带通滤波器子电路
4.观察原理图的仿真结果
下面在带通滤波器原理图e1中设置仿真控件,来观察DA_LCBandpassDT1元件的S参数。步骤如下。
(1)在原理图e1上选择S参数仿真元件面板,在元件面板上选择负载终端Term,将负载终端Term插入原理图中2次,定义负载终端Term1为输入端口,负载终端Term2为输出端口。
(2)在原理图工具栏中单击接地按钮,将地线(GROUND)插入原理图中2次,让2个负载终端Term接地。
(3)单击工具栏中的连线按钮,将原理图中的负载终端Term和带通滤波器连接起来。
(4)在S参数仿真元件面板上,选择S参数仿真控件SP,插入原理图画图区,对S参数仿真控件设置如下。
①频率扫描类型选为线性Linear
②频率扫描的起始值设为5OMHz
③频率扫描的终止值设为250MHz
④频率扫描的步长设为5MHz
⑤其余的参数保持默认状态。
单击S参数仿真控件设置窗口中的OK,完成对S参数仿真控件的设置。用于仿真的集总参数带通滤波器原理图如图5.93所示
图5.93 用于仿真的集总参数带通滤波器原理图
(5)现在可以对原理图仿真了。在原理图工具栏中单击仿真按钮,运行仿真,仿真结束后,数据显示视窗自动弹出。数据显示视窗的初始状态没有任何数据显示,用户自己选择需要显示的数据和数据显示的方式,这里选择的步骤如下。
①在数据显示视窗中,单击数据显示方式面板中的矩形图标,插入数据显示区。
②选择矩形图的横轴为频率,纵轴为用分贝(dB)表示的S21。
③在S21曲线上插入4个Marker,S21曲线如图5.94所示。
图5.94 带通滤波器数据显示
(7)由图5.94可以看出,S21曲线在100MHz、140MHz、160MHz和2OOMHz处的值,S21曲线符合最大平滑响应,在4个Marker处图中的参数满足指标要求。