大学毕业设计-微波技术虚拟实验设计方案.doc

微波低通滤波器设计要求设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，技术指标为：截止频率，在通带内最大波纹小于-16dB；在阻带频率=4GHz处，阻带衰减不小于30dB。输入输出端特性特性阻抗=50。用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数；高阻抗线特性阻抗，低阻抗线。确定滤波器的结构尺寸，测量滤波器的参数，。进行适当调节，使之达到最佳。记录滤波器的最终结构尺寸，总结设计，调节经验。实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office设计步骤启动Microwave Office，创建新工程，保存路径并命名。1. 确定原型滤波器启动软件中Wizard模块的Filter Synthesis Wizard（滤波器分析向导）功能，输入各项技术指标，即可自动画出原型滤波器的原理图，各个元件值还可进行优化。省去了传统方法的第一，二步。启动Filter Synthesis Wizard功能后，依次选择Lowpass;Chebyshev;在参数定义页，设N：5 元件数目为5FC：2.2 截止频率为2.2GHzPP：Ripple（dB） 带内参数为波纹衰减PV：0.2 波纹衰减值为0.2dBRS：50 输入端特性阻抗为50RL：50 输出端特性阻抗为50再依次选择Ideal Electrical Model;Lumped Element（集总元件）；Shunt Element First（并联优先，即电容输入式）；在原理图定义页，去掉Set Project Frequencies项的选勾，其他保持不变。全部完成后，即生成名为Filter的原型滤波器的原理图，以及相关的测量图，优化项。将电路图上方等式中的变量名C0改为Ca，变量名C1改为Cb,相应地，将电路图中位于两侧的电容的数值改为“C=Ca pF”，居中电容的数值改为“C=Cb pF”。见下图设置工程的工作频率。单位GHz，范围设为15，阶长0.01。分析，即得滤波器相应图，包括参数，。优化，重新设置优化目标：即设好后，从主菜单选Simulate/Optimize,进行优化。优化结束后，将原型滤波器的各个已优化的参数值填入表中元件IDC1（pF）C2(pF)C3(pF)L1(nH)L2(nH)元件变量CaCbCaL0L0优化值1.7693.0481.7694.7584.7582. 计算滤波器的实际尺寸微带线结构（）高阻抗线先计算高阻抗线的宽度。从主菜单选Window/Txline,已知条件：，计算得W，；再计算高阻抗线的长度：（）低阻抗线先计算低阻抗线的宽度。从主菜单选Window/Txline,已知条件：，计算得W，；再计算低阻抗线的长度：注意：计算公式中的L0，Ca,Cb即为原型滤波器中的优化变量，仅为数值，不带单位！计算结果的单位是微米。将计算结果填入下表参数 W（um）高阻抗线84.2315.43915763.1低阻抗线8497.87.91631929.93289.4.完成电路，测量各特性指标在已有的工程中创建一个新原理图，用于绘制实际结构的微波低通滤波器。微带线结构所需元件：MLIN,PORT,MSUB（参数为=9.0，h=800um,T=10um)。同轴线结构所需元件：COAXP2,PORT。工作频率（15GHZ，阶长0.01）保持不变，依次画电路图，添加图标，添加测量项，（单位dB)。全部完成后分析电路，观察所得曲线。若性能不符合指标要求，还需要对实际结构的滤波器进行优化。将各高低阻抗线的长度设为可优化参数，再重新添加优化目标。优化目标，优化方法与原型滤波器的完全相同。优化电路，直到各项参数符合指标要求。激活实际结构滤波器原理图，从主菜单选SchematicView Layout,观察滤波器的二维布线图；再从工具栏选View 3D Layout,观察三维布线图。记录实际结构滤波器的优化结果。上图为微带线结构原理图，下图为优化后所得曲线下图为滤波器的二维布线图下图为滤波器的三维布线图微带线结构优化后的数据如下表：TL1TL2TL3TL4TL5L(mm)1.945.523.265.5532.019W(um)8497.884.2318497.884.2318497.8结果分析由结果显示的测量图可知，经过优化之后，各项参数达到了设计要求。优化后的实际参数与原型滤波器计算出的理论值并不相同，但没有较大的差距。这说明计算得出的理论值可近似代替实际值，但终究没有实际值好。实验总结该虚拟技术微波实验主要基于Microwave office软件，并配以软件。经过传输线波形演示及圆图应用，Microwave office软件介绍，整流器非线性分析，放大器非线性分析，螺旋电感的电磁分析，集总元件滤波器的线性分析，功率分配器，阻抗调配器，微波低通滤波器八个实验的演练，使我学会了对这两个软件的应用，并对微波理论的内容有了更好的全面直观的认识。在Microwave office软件中的创建新工程，原理图（寻找里面的各个元件在什么位置），测量图（添加图表及测量项，选用调节），布线图，二维三