使用ADS软件设计线性相位LC滤波器

"线性相位LC滤波器的设计，郭国君，罗正祥，本文采用Agilent公司的ADS软件设计并制作了线性相位LC滤波器，研制出中心频率为140MHz，带宽为80MHz的线性相位LC滤波器，带内群时延起伏为±5ns，插损小于2.5dB，带内反射小于-17dB，在半中频70MHz处抑制度大于60dBc。展示了ADS软件强大的优化仿真功能。" 线性相位LC滤波器是通信系统中的关键组件，用于信号处理和无失真传输。这类滤波器的特点是相位随频率的变化呈线性关系，这在很多应用中是非常重要的，比如在要求严格时延特性的通信系统中。线性相位滤波器能保证信号在整个带宽内的相位一致性，从而减少信号失真。 本文的研究重点是利用Agilent公司的Advanced Design System (ADS) 软件进行设计和实现。ADS是一款广泛使用的射频与微波电路设计工具，拥有强大的电磁仿真和优化功能，能够帮助设计师快速准确地创建和优化各种滤波器设计。 设计的目标是一个中心频率为140MHz，带宽为80MHz的线性相位LC滤波器。该滤波器的性能指标包括：带内群时延起伏控制在±5ns以内，这意味着在设计的频率范围内，信号的传播时延变化非常小，这对于保持信号的同步性和时序准确性至关重要。此外，滤波器的插入损耗小于2.5dB，这意味着信号经过滤波器后能量损失不大，保持了较高的信号强度。同时，带内反射小于-17dB，这表明滤波器对入射信号的吸收效果好，减少了反射，有助于提高系统整体的信号质量。在半中频70MHz处，滤波器的抑制度大于60dBc，这表明滤波器能够有效地抑制不需要的频率成分，提高信号的信噪比。 在滤波器设计的选择上，作者提到了广义切比雪夫滤波器。相比于传统的切比雪夫滤波器，广义切比雪夫滤波器允许设计者自由设定带外传输零点的位置，这不仅增强了设计的灵活性，还能更好地调整群时延特性。而椭圆函数滤波器虽然也有类似功能，但由于对元件值敏感且物理意义不明确，调试过程相对复杂。因此，广义切比雪夫滤波器成为本文设计的首选，它既能保持通带内的等波纹特性，又可以通过调整零点位置来优化群时延和带外特性。 在实际设计过程中，ADS软件被用来进行原型提取和仿真。通过软件的优化功能，可以迅速找到满足设计需求的最佳参数组合，确保滤波器性能的同时，简化了设计流程。这一方法体现了现代电子设计自动化工具在提高效率和精度方面的重要性。 总结起来，本文详细探讨了线性相位LC滤波器的设计方法，特别强调了使用ADS软件的优势，并通过实例展示了如何利用广义切比雪夫滤波器实现高性能的滤波器设计。这样的设计不仅满足了通信系统对于相位稳定性和带宽控制的需求，也为其他类似滤波器的设计提供了有价值的参考。