ADS8mm波段收发前端设计与仿真+文献综述(3)
式中，Pin和PL分别为输出端匹配负载时的滤波器输入功率和负载吸收功率。为了描述衰减特性与频率的相关性，通常使用数学多项式逼近方法来描述滤波器特性，如巴特沃兹(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev )、椭圆函数型(Elliptic),高斯多项式(Gaussian )等。表2.1.1给出了这四种类型滤波器的基本特性。
类型 传输函数 频响曲线 滤波器特点
巴特沃兹 结构简单，插入损耗最小，
适用于窄带场合
切比雪夫 结构简单，边沿陡峭，
应用范围广
椭圆函数型 结构复杂，边沿陡峭，
适用于特殊场合
高斯多项式 结构简单，群延时好，
适用于特殊场合
表2.1.1四种滤波器函数
滤波器设计通常需要由衰减特性综合出滤波器低通原型，再将原型低通滤波器转换到要求设计的低通、高通、带通、带阻滤波器，最后用集总参数或分布参数元器件实现所设计的滤波器。
本课题所涉及到的滤波器主要参数指标有：
(1) 中心频率f0：一般，f0=(f上+f下)/2。其中，f上、f下为带通或带阻滤波器左右相对下降3dB处对应的左右边频点。
(2) 截止频率f上截频、f下截频：低通滤波器的通带右边的边频点及高通滤波器的通带左边的边频点。
(3) 通带带宽BW3dB：需要通过的频谱宽度，BW3dB= f上-f下。其中，f上、f下以中心频率fo处插入损耗为基准，下降3dB处对应的左右边频点。
(4) 插入损耗(Insert Loss)：引入滤波器对输入信号带来的损耗。常以中心频率或截止频率处损耗表征。
(5) 带内波动△IR：通带内的插入损耗随频率变化的波动值。
(6) 阻带抑制Rf：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标，指标越高说明对带外信号抑制得越好。
2.1.2 ADS中的滤波器设计
本课题所使用的仿真软件为ADS(Advanced Design System),该软件由美国安捷伦(Agilent)公司开发，是当前射频和微波电路设计的热门工程软件，可以支持从模块到系统的设计，能够完成射频和微波电路设计、通信系统设计、视频集成电路设计(RFIC)和数字信号处理(DSP)设计。该软件功能强大，仿真手段丰富，可实现包括时域与频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种反震功能。
本课题所用到的仿真设计方法有：
① 线性分析
线性分析为频域的电路仿真分析方法，可以将线性或非线性的射频与微波电路做线性分析。当进行线性分析时，软件会先针对电路中每个元件计算所需的线性参数，如S参数、电路阻抗、噪声、反射系数、稳定系数、增益或损耗等（若为非线性元件则计算其工作点之线性参数），在进行整个电路的分析、仿真。
② 谐波平衡分析( Harmonic Balance)
谐波平衡分析提供频域、稳态、大信号的电路分析仿真方法，可以用来分析具有多频输入信号的非线性电路，得到非线性的电路响应，如噪声、功率压缩点、谐波失真等。
③ 射频系统分析
射频系统分析方法提供模拟评估系统特性，其中系统的电路模型除可以使用行为级模型外，也可以使用元件电路模型进行响应验证。射频系统仿真分析包含了上述的线性分析、谐波平衡分析，分别用来验证射频系统的无源元件与线性化系统模型特性和非线性系统模型特性。
ADS中自带了集总参数滤波器设计向导，利用设计向导可以方便地设计出符合技术指标的集总参数滤波器。