使用ADS设计一款400M-500M的低通滤波器

433M频段作为国内常用的免费频段，该频段被各种IOT设备大量使用，最近因为项目所需，需要使用ADS设计一款400M-500M的低通滤波器。本次设计的产品前级输入功率为0dBm，经PA放大后输出37dBm的功率，由于PA增益过高，导致在输出功率达到37dBm的同时，二次谐波也被放大到约10dBm。由于板子大小的局限，最多只能使用7阶左右的滤波器，经过仿真加实际验证后发现，如果使用巴特沃斯低通滤波器，想要二次谐波达到40dB的衰减，至少需要12阶滤波器（由于带宽较宽，通过实际验证确认不可行），因此采用ADS中的Inverse Chebyshev滤波器模型，在AP=0.5dB，AS=40的情况下，只需要七阶滤波器即可达到，如下图所示：

ADS仿真图1

通过ADS设计界面设置好相关参数，展开滤波器模型并添加50欧输入/输出端口以后，得到如下图所示的滤波器电路（具体操作请参照ADS仿真教程）。

ADS仿真图2

打开ADS软件的simulate窗口，选择S21,S11以及史密斯圆图插入相关曲线数据，并增加MARK点方便观测数据的变化，具体如下图所示：

S21参数曲线图

史密斯圆图

S11参数曲线图

打开ADS的TUNING工具，调整滤波器的参数，此处需要尽量将参数调整为现有的物料参数，操作界面如下图所示：

滤波器调整界面图

通过调整滤波器的各个参数以后，得到较平整的S21曲线图，滤波器对整体网络的插入损耗影响较大，因此我们放大S21的Y坐标曲线，方便观察滤波器对带内功率衰减的影响，并插入相关MARK点方便观察，如下图所示：

S21参数曲线图

将仿真得到的射将参数焊接到PCB板的37dBm射频输出端，实物图如下：

焊接实物图

焊接好器件后，连接频谱分析仪，上电使设备处于发射状态，可以看到在带内功率为37dBm的同时，二次谐波被抑制到了70dbc以上，基本达到项目要求。在进行滤波器仿真之前必须要确定板子的阻抗大小（本次使用的为标准50欧阻抗），否则仿真出来的参数和实际值可能会有很大的出入。

功率频谱图