基于ADS和HFSS软件的低通滤波器 设计与仿真
低通滤波器设计指标：
具有最平坦响应 截止频率fc=3.0GHz 在f=4GHz处，插入损耗IL(S21)<-15dB 在通带内（0-3GHz），回波损耗S11≤-15dB 输入输出阻抗为50Ω，采用6阶巴特沃斯低通原型 采用FR4板材，板厚1.58mm，介电常数εr=4.4，损耗角
XY Plot 2
LPF-Original
0.00
m1 Curve Info
m2
dB(S(2,1))
Setup1 : Sw eep -5.00
Name X Y
从图中可以得到，滤波器
-10.00
m1 2.7400 -1.5064
m2 3.0000 -4.0389
-15.00
m3 4.0000 -20.0776
从图中可以得到，滤波器在
3.0GHz就开始截止了，达到设计指 标 ， 在 4GHz 处 ， S21=-12.139dB 符 合设计要求。
综上所述，该滤波器已经完全达到设计指标，此时各节微带线 长度与宽度如下表所示：
节数 1 2 3 4 5 6 7 8
W(mm) 3.41 12.74 0.34 10.60 0.50 9.84 0.30 3.41
θ(°) 90 11.8 33.8 44.3 46.1 32.4 12.3 90
W(mm) 3.01 11.05 0.36 11.05 0.36 11.05 0.36 3.01
L(mm) 16.45 2.02 6.64 7.58 9.05 5.54 2.42 16.45
ADS仿真：
根据设计计算得到的微带线尺寸在ADS构建低通滤波器电路如下：
将搭建好的低通滤波器电路运行仿真得到数据： 从图中可以看到，S11和S22小于-15dB带宽范围为0-1.8GHz，远没有 达到设计指标。
从图中可以得到，滤波器在 2.0GHz 就 开 始 截 止 了 ， 在 4GHz 处 ， S21=-1.215dB ， 没 有 达 到 设 计 指 标 。
综上所述，初始设计的微带线长度与宽度并没有达到设计指标， 需要整个电路进行仿真优化，调节微带线的长度与宽度。
m3
在3.0GHz就开始截止了， 达 到 设 计 指 标 ， 在 4GHz
-20.00
处 ， S21=-20.0776dB 符 合
-25.00
设计要求。
-30.00
dB(S(2,1))
-35.00
-40.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
Freq [GHz]
由于ADS为电路层次仿真，而HFSS为实际物理尺寸仿真，故
正切为tanδ=0.02
计算参数：
根据设计指标以及低通滤波器设计原型，利用ADS软件中的LineCalc工 具计算得到各节微带线长度为：
节数 1 2 3 4 5 6 7 8
归一化参数gi 1
0.517 1.414 1.932 1.932 1.414 0.517
1
Z0(Ω) 50 20 120 20 120 20 120 50
ADS仿真优化：
根据设计指标，在LPF通带范围内0-3.0GHz，S11和S22应该满足：S11<15dB以及S22<-15dB；并且在3.0GHz截止，且在4GHz处，S21<-15dB。在 LPF阻带范围内4-6GHz，S21应该满足，S21<-15dB。此时设定优化后电路 图为：
将设定优化目标的低通滤波器电路运行仿真得到数据： 从图中可以看到，S11和S22小于-15dB带宽为0-3.0GHz，已经达到 设计指标。
HFSS仿真所得数据与ADS有些许差距，但在整个LPF仿真数值与
设计指标是符合的。
L(mm) 14.01 1.36 4.73 5.26 7.02 5.38 3.64 14.01
HFSS仿真：
利用ADS仿真优化的各节微带线数据，在HFSS里面构建LPF模 型如下所示：
低通滤频率和端口激励，运行仿真得到的数据如下： 从图中可以看到，S11和S22小于-15dB带宽为0-2.7GHz，在3GHz处， S11=-4.2184dB，S22=-4.0729dB，回波损耗增大，说明在3GHz处信号 基本截止了。