CN106650014B - 一种微波集成lc滤波器模型的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微波集成LC滤波器模型的设计方法，该设计方法包括如下步骤：S1，对集总参数微带电感进行建模，并对所建立的电感模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到电感模型；S2，对集总参数微带电容进行建模，并对所建立的电容模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到电容模型；S3，对微波集成LC滤波器整体进行建模，将所述S1中的电感模型与所述S2的电容模型级联，形成LC滤波器总体模型，并对所建立的LC滤波器总体模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到LC滤波器总体模型，通过本发明得到的LC滤波器体积小、一致性好、且能在L波段以上实现。
Description
技术领域
本发明涉及微波集成电路设计领域，更为具体地，本发明涉及一种微波集成LC滤波器模型的设计方法。
背景技术
随着移动通信和微波通信的发展,对小型化、高性能微波滤波器的需求变得越来越迫切，考虑小型化、集成化和低成本的要求。
由于分离的电感、电容元器件体积大、离散性强，且在高频段(3GHz以上)时寄生参数影响明显，故由分离元件构成的传统LC滤波器存在体积大、一致性差，且高频段滤波器较难实现。
因此，对解决微波滤波器体积大、离散性强、在高频段时寄生参数影响明显的问题就显得迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：目前传统LC滤波器体积大、一致性差，且高频段滤波器较难实现。
为解决上述的技术问题，本发明提供了一种微波集成LC滤波器模型的设计方法，该方法包括如下步骤：
S1，对集总参数微带电感进行建模，并对所建立的电感模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到电感模型；
S2，对集总参数微带电容进行建模，并对所建立的电容模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到电容模型；
S3，对微波集成LC滤波器整体进行建模，将所述S1中的电感模型与所述S2的电容模型级联，形成LC滤波器总体模型，并对所建立的LC滤波器总体模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到LC滤波器总体模型。
本发明的有益效果：通过这样的方法设计出的LC滤波器体积小，一致性好，在高频段上也可以实现，还可以大量生产，且成品率高、成本低。
进一步，所述S1对集总参数微带电感进行建模的方法包括如下步骤：
S11，在仿真系统软件ADS中的编辑器对集总参数微带电感进行建模，把压焊金丝/金带、基片以及金属层建立在模型里，所述的压焊金丝/金带、基片建在金属层表面上；
S12，设置端口、边界，在仿真计算器中设置好仿真参数，通过仿真计算器对电感模型进行二维矩量法仿真计算，根据计算结果，然后结合版图编辑器对集总参数微带电感模型的版图进行优化处理，得到电感模型。
进一步，所述S2对集总参数微带电容进行建模的方法包括如下步骤：
S21，在仿真系统软件ADS中的编辑器对电容进行建模，把过孔、基片以及金属层建在模型中，所述的过孔、基片建立在金属层表面上；
S22，设置端口、边界，在仿真计算器中设置好仿真参数，通过仿真计算器对电容模型进行二维矩量法仿真计算，根据计算结果，然后结合版图编辑器对电容模型的版图进行优化，得到电容模型。
进一步，所述S11中步骤还包括：当采用空气桥或介质桥时，在模型中建立过孔、介质层。
进一步，所述S21中步骤还包括：当采用平板结构电容时，在模型中建立介质层。
上述进一步的有益效果：该方法得到的滤波器的体积小，一致性好，在高频段上寄生参数影响不明显，并且研制周期短，制作工序简单，制作工艺能与PCB工艺或半导体工艺兼容。
附图说明
图1为本发明的编辑器中微波集成LC滤波器模型；
图2为本发明的编辑器中方形单圈螺旋模型；
图3为本发明的编辑器中方形多圈螺旋模型(未采用空气桥或介质桥)；
图4为本发明的编辑器中交指电容模型(未采用介质层)；
图5为本发明的一种微波集成LC滤波器模型的设计方法的流程图。
附图中：1、衬底，2、金属导体，3、压焊金丝，4、通孔，5、端口1，6、端口2。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明使用到国外先进设计系统仿真软件平台ADS(Advanced Design System)。通过ADS仿真软件平台的Layout编辑器构建微带集总参数的电感、电容模型，并经2D电磁仿真计算器Moment模拟计算集总参数微带电感、电容，再Layout编辑器中级联微带集总参数电感、电容构建微波LC集成滤波器模型，然后用Moment计算器对微波LC集成滤波器模型进行矩量法仿真分析并优化，最终得出微波集成LC滤波器的版图结构。
本发明所公开的一种微波集成LC滤波器模型的设计方法，如附图1和附图5所示，该方法包括如下步骤：
S1，对集总参数微带电感进行建模，并对所建立的电感模型进行二维矩量法仿真分析及其优化，得到符合要求的电感模型；
S2，对集总参数微带电容进行建模，并对所建立的电容模型进行二维矩量法仿真分析及其优化，得到符合要求的电容模型；
S3，对微波集成LC滤波器整体进行建模，将S1中的电感模型与所述S2的电容模型结合，形成LC滤波器总体模型，并对所建立的LC滤波器总体模型进行二维矩量法仿真分析及其优化，得到符合要求的LC滤波器总体模型。
S1对集总参数微带电感进行建模的方法步骤为：
S11，在仿真系统软件ADS中的编辑器对集总参数微带电感进行建模，把压焊金丝/金带、基片以及金属层建立在模型里，压焊金丝/金带、基片建在金属层表面上；
S12，设置端口、边界，在仿真计算器中设置好仿真参数，通过仿真计算器对电感模型进行二维矩量法仿真计算分析，得到的分析结果参数不符合，再结合版图编辑器对集总参数微带电感模型的版图进行优化，直到得到分析结果参数符合要求的电感模型。
S2对集总参数微带电容进行建模的方法步骤为：
S21，在仿真系统软件ADS中的编辑器对电容进行建模，把过孔、基片以及金属层建在模型中，过孔、基片建立在金属层表面上；
S22，设置端口、边界，在仿真计算器中设置好仿真参数，通过仿真计算器对电容模型进行二维矩量法仿真计算分析，得到的分析结果参数不符合，结合版图编辑器对电容模型的版图进行优化，直到得到分析结果参数符合要求的电容模型。
S11中还包括：当采用空气桥或介质桥时，不需要压焊金丝/金带的建模，但需要对过孔、介质层建模。
S21中还包括：当采用平板结构电容时，模型中还需包含介质层。
实施例
第一步，对集总参数微带电感进行建模，并对所建立的电感模型进行二维矩量法仿真分析及其优化，得到符合要求的电感模型。
如图2和图3所示，图2为方形单圈螺旋模型，图3为方形多圈螺旋模型(未采用空气桥或介质桥)；衬底材料1(可以为微波介质材料，也可以为半导体材料)，金属导体材料2，压焊金丝3。集总参数微带电感模型的端口共设置两个，如图2和图3所示。在仿真计算器中设置频率、仿真模式、衬底参数及金属材料等，然后进行仿真计算。
第二步，对集总参数微带电容进行建模，并对所建立的电容模型进行二维矩量法仿真分析及其优化，得到符合要求的电容模型。
如图4所示，图4为未采用介质层的交指电容；衬底材料1(可以为微波介质材料，也可以为半导体材料)，金属导体材料2，通孔4。交指电容模型的端口设置1个，如图4所示。在仿真计算器中设置频率、仿真模式、衬底参数及金属材料等，然后进行仿真计算。
第三步，对微波集成LC滤波器整体进行建模，并对所建立的LC滤波器总体模型进行二维矩量法仿真分析及其优化，得到符合要求的LC滤波器总体模型。
如图1所示，根据集总参数滤波器拓扑结构，结合第一步、第二步中仿真计算优化所得的集总参数微带电感、电容模型，得到如图1所示的微波集成LC滤波器整体模型。模型中衬底材料1(可以为微波介质材料，也可以为半导体材料)，金属导体材料2，压焊金丝3，通孔4。微波集成LC滤波器模型的端口设置共2个端口1和端口2，5为端口1，6为端口2，如图1所示，在仿真计算器中进行仿真优化并得到最后的频率响应、端口驻波、群时延等参数。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种微波集成LC滤波器模型的设计方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：
S1，对集总参数微带电感进行建模，并对所建立的电感模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到电感模型；
S2，对集总参数微带电容进行建模，并对所建立的电容模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到电容模型；
S3，将所述S1中的电感模型与所述S2的电容模型级联，形成LC滤波器总体模型，并对所建立的LC滤波器总体模型进行二维矩量法仿真及优化处理，得到LC滤波器总体模型；
所述S1对集总参数微带电感进行建模的方法包括如下步骤：
S11，在仿真系统软件ADS中的编辑器对集总参数微带电感进行建模，把压焊金丝/金带、基片以及金属层建立在模型里，所述的压焊金丝/金带、基片建在金属层表面上；
S12，设置端口、边界，在仿真计算器中设置仿真参数，通过仿真计算器对电感模型进行二维矩量法仿真计算，根据计算结果，然后结合版图编辑器对集总参数微带电感模型的版图进行优化处理，得到电感模型；
所述S2对集总参数微带电容进行建模的方法包括如下步骤：
S21，在仿真系统软件ADS中的编辑器对电容进行建模，把过孔、基片以及金属层建在模型中，所述的过孔、基片建立在金属层表面上；
S22，设置端口、边界，在仿真计算器中设置好仿真参数，通过仿真计算器对电容模型进行二维矩量法仿真计算，根据计算结果，然后结合版图编辑器对电容模型的版图进行优化，得到电容模型。
2.根据权利要求1所述的一种微波集成LC滤波器模型的设计方法，其特征在于，S11步骤中，当采用空气桥或介质桥的连接方式时，在模型中建立过孔、介质层。
3.根据权利要求1所述的一种微波集成LC滤波器模型的设计方法，其特征在于，S21步骤中，当采用平板结构电容时，在模型中建立介质层。
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