使用ADS設(shè)計(jì)一款400M-500M的低通濾波器

433M頻段作為國(guó)內(nèi)常用的免費(fèi)頻段，該頻段被各種IOT設(shè)備大量使用，最近因?yàn)轫?xiàng)目所需，需要使用ADS設(shè)計(jì)一款400M-500M的低通濾波器。本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品前級(jí)輸入功率為0dBm，經(jīng)PA放大后輸出37dBm的功率，由于PA增益過(guò)高，導(dǎo)致在輸出功率達(dá)到37dBm的同時(shí)，二次諧波也被放大到約10dBm。由于板子大小的局限，最多只能使用7階左右的濾波器，經(jīng)過(guò)仿真加實(shí)際驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，如果使用巴特沃斯低通濾波器，想要二次諧波達(dá)到40dB的衰減，至少需要12階濾波器（由于帶寬較寬，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證確認(rèn)不可行），因此采用ADS中的Inverse Chebyshev濾波器模型，在AP=0.5dB，AS=40的情況下，只需要七階濾波器即可達(dá)到，如下圖所示：

ADS仿真圖1

通過(guò)ADS設(shè)計(jì)界面設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，展開濾波器模型并添加50歐輸入/輸出端口以后，得到如下圖所示的濾波器電路（具體操作請(qǐng)參照ADS仿真教程）。

ADS仿真圖2

打開ADS軟件的simulate窗口，選擇S21,S11以及史密斯圓圖插入相關(guān)曲線數(shù)據(jù)，并增加MARK點(diǎn)方便觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化，具體如下圖所示：

S21參數(shù)曲線圖

史密斯圓圖

S11參數(shù)曲線圖

打開ADS的TUNING工具，調(diào)整濾波器的參數(shù)，此處需要盡量將參數(shù)調(diào)整為現(xiàn)有的物料參數(shù)，操作界面如下圖所示：

濾波器調(diào)整界面圖

通過(guò)調(diào)整濾波器的各個(gè)參數(shù)以后，得到較平整的S21曲線圖，濾波器對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的插入損耗影響較大，因此我們放大S21的Y坐標(biāo)曲線，方便觀察濾波器對(duì)帶內(nèi)功率衰減的影響，并插入相關(guān)MARK點(diǎn)方便觀察，如下圖所示：

S21參數(shù)曲線圖

將仿真得到的射將參數(shù)焊接到PCB板的37dBm射頻輸出端，實(shí)物圖如下：

焊接實(shí)物圖

焊接好器件后，連接頻譜分析儀，上電使設(shè)備處于發(fā)射狀態(tài)，可以看到在帶內(nèi)功率為37dBm的同時(shí)，二次諧波被抑制到了70dbc以上，基本達(dá)到項(xiàng)目要求。在進(jìn)行濾波器仿真之前必須要確定板子的阻抗大小（本次使用的為標(biāo)準(zhǔn)50歐阻抗），否則仿真出來(lái)的參數(shù)和實(shí)際值可能會(huì)有很大的出入。

功率頻譜圖