simulink的仿真中如何仿真高通滤波器

Posted 2023-05-18

那位高手能帮在下一个小忙，在simulink的仿真中如何仿真高通滤波器。 性能指标如下：通带截止频率ωp=0.1π，阻带截止频率ωs=0.25π，实际通带波动Rp=0.10dB,最小阻带衰减As=40dB。

你输入FDAtool后，出来设计窗口，设置好你滤波器参数，然后在图像的左边有个store filter。保存后你点击file—export to simulink model 即可。这样还不明白？ 参考技术A 在窗口命令中输入FDAtool 然后出来一个滤波器设计窗口。

ADS实验报告二：滤波器的仿真设计

文章目录

• 一、实验名称：滤波器的仿真设计
• 二、实验要求：
• 三、实验内容：
• • 1. 分立元件LC低通滤波器
  • • 1.1 设计步骤及原理图
    • 1.2 仿真结果
  • 2. 用滤波器设计向导设计滤波器
  • • 2.1 设计步骤及原理图
    • • 2.1.1 低通
      • 2.1.2 高通
      • 2.1.3 带通
    • 2.2 仿真结果
    • • 2.2.1 低通
      • 2.2.2 高通
      • 2.2.3 带通
  • 3. 微带线低通滤波器设计仿真
  • • 3.1 设计步骤及原理图
    • 3.2 仿真结果
  • 4. 平行耦合微带线带通滤波器设计与优化仿真
  • • 4.1 设计步骤及原理图
    • 4.2 仿真结果
• 四、实验总结：

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一、实验名称：滤波器的仿真设计

二、实验要求：

1. 掌握分立元件LC低通滤波器的设计；
2. 掌握滤波器设计向导设计滤波器；
3. 掌握微带线低通滤波器的设计仿真；
4. 掌握平行耦合微带线带通滤波器的设计与优化仿真。

三、实验内容：

1. 分立元件LC低通滤波器

1.1 设计步骤及原理图

仿真后可得到当前2.2GHz和4GHz时的衰减结果，以及衰减3dB时的频率为4.5GHz：

对电容和电感进行调谐：

1.2 仿真结果

此时2.2GHz的衰减低于0.2dB，4GHz的衰减高于10dB。由图一m3点和图二m4点可观察出，当电容或电感的调谐增大时，频率衰减越小，减小时则衰减频率相反。更新后的设计图：

2. 用滤波器设计向导设计滤波器

2.1 设计步骤及原理图

2.1.1 低通

设置截止频率为4GHz，通带内插入损耗低于2dB，输入输出阻抗为50Ω，在8GHz时的插入损耗大于15dB。

设计结果：

2.1.2 高通

设置截止频率为2GHz，通带内插入损耗低于2dB，输入输出阻抗为50Ω，在1GHz时的插入损耗大于15dB。

设计结果：

2.1.3 带通

设置带通频率为1.5至2GHz，通带内插入损耗低于2dB，输入输出阻抗为50Ω，在带外1至2.5GHz时的带外抑制大于20dB。

设计结果：

2.2 仿真结果

2.2.1 低通

可以观察到小于截止频率4GHz时（m1点）的m3点带内波动小于2dB，当频率为8GHz时（m2点），插入损耗为15.847dB，大于15dB。说明这是一个成功的低通滤波器。

2.2.2 高通

由此可以观察到大于截止频率2GHz时（m1点）的m3点带内波动小于2dB，当频率为1GHz时（m2点），插入损耗为15.847dB，大于15dB。说明成功实现了高通滤波器。

2.2.3 带通

对于带通而言，通带内（m1至m2点间m3点），插入损耗远小于2dB，对于带外抑制（m4至m5区间外m6点）损耗则远大于20dB。成功实现带通滤波器的功能。

3. 微带线低通滤波器设计仿真

3.1 设计步骤及原理图

设置相关参数：

其集总设计图：

转换成Richards图：

再由Richards转Kuroda图：


微带转换：


参数调整（通过辅助计算器计算）。

设置MSub

计算调整微带线参数：

3.2 仿真结果

4GHz时，其衰减小于2dB，8GHz时衰减远大于15dB。

4. 平行耦合微带线带通滤波器设计与优化仿真

4.1 设计步骤及原理图

MSub设置

计算得到W和L

设置变量模块

最终设计图

优化

4.2 仿真结果

优化后，带外（2.8至3.3GHz）衰减基本大于40dB，带内损耗（3至3.1GHz）基本小于0.5dB，端口反射系数基本小于20dB

四、实验总结：

仿真了分立元件LC低通滤波器和低通、高通、带通滤波器。并观察其插入损耗的变化过程。在LC低通滤波器仿真过程，当电容或电感的调谐增大时，频率衰减越小，减小时则衰减频率相反。
滤波器的实验说明在截止频率下的插入损耗小于截止频率的损耗，而在截止频率之外的插入损耗大于其截止频率的损耗。在带通的仿真过程中标明了带外抑制和带内的频率的损耗以直观体现带通滤波器的实现。

Q：

1. 微带线低通滤波器的设计，以下LC to TLine/TLine to TLine(Kuroda)/LC,TLine to Microstrip 分别完成何种变换？
   
2. 微带线参数计算，计算面板中的W/L/Z0/E_Eff分别表示什么物理量？
   
3. 得到S21仿真结果后，应观察哪些频率点位置的S21值，以确定是否符合设计指标？
4. 平行耦合微带线滤波器设计中，GOAL1~GOAL4四个控件分别优化的目标是什么？

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A:

1. LC to TLine 低通滤波器转变Richards; TLine to TLine(Kuroda) 由Richards转变Kuroda；TLine to Microstrip 由Kuroda 转变微带线。
2. W表示微带线宽度，L代表微带线长度，Z0表示特性阻抗，E_Eff代表计算微带线长度时的相移。
3. 观察4GHz时损耗小于2dB和8GHz时损耗大于15dB。
4. GOAL1：高端带外抑制；GOAL2：带内插损；GOAL3：低端带外抑制；GOAL4：带内回波。