西电微波技术虚拟实验.doc

课程设计报告设计题目： 微波技术虚拟实验 学 院： 电子工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 021191 学 号： 姓 名： 电子邮件： 日 期： 2013年 12 月 成 绩： 指导教师： 一、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=2.2GHz，在通带内最大波纹=0.2dB，小于-16dB；在阻带频率=4GHz处，阻带衰减不小于30dB。输入、输出端特性阻抗。用同轴线实现，其外导体直径为；高阻抗特性阻抗；低阻抗线内、外导体间相对介电常数，低阻抗线特性阻抗。确定滤波器的结构尺寸，测量滤波器的参数、，进行适当调整，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。二、实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office软件 三、 设计步骤 1.确定原型滤波器 启动软件中Wizard模块的AWR Filter Synthesis Wizard（AMR滤波器综合向导）功能，输入各项技术指标，即自动生成原型滤波器的原理图。具体电路如下所示：图1原型滤波器电路图由于默认的优化目标与实验要求指标不同，必须自行重新设置，即f2.2GHz时，-0.2dB；f4GHz时，-30dB；目标设定完成后再进行优化。优化结束后，即得到原型滤波器的各个已优化的参数值。2. 计算滤波器的实际尺寸（1）微带线结构高阻抗线 先计算高阻抗线的宽度。已知条件：，H=800um，T=10um，阻抗，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。已知条件：，H=800um，T=10um，阻抗，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即为原型滤波器的优化参数，仅为数值，不带单位！计算结果的单位为微米。（2）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。微带线结构滤波器原理图：图2微带线结构滤波器原理图 电路中的参数均可由上公式算出。三、实验数据记录表1原型滤波器参数元件IDC1（pF）C2（pF）C3（pF）L1（nH）L2（nH）元件变量CaCbCaL0L0优化值1.813.0851.814.7494.749 表2微带线结构参数W（um）高阻抗线92.93955.391245789低阻抗线8432.537.8351910393305原型滤波器仿真结果：图3原型滤波器仿真结果（优化后）微带线结构滤波器仿真结果：图4微带线结构滤波器仿真结果（优化后）滤波器的二维布线图：图5滤波器的二维布线图表3微带线结构优化后数据元件TL1TL2TL3TL4TL5L(mm)19775659325856591977W(um)8433938433938433五、结果分析 首先对原型滤波器进行仿真结果分析，图3中，当f2.2GHz时，-0.2dB；f4GHz时，=-31.19dB-30dB，其仿真结果完全符合预期要求。 而在自行绘制的原理图时，当采用计算所得结果的时候，所得的波形与语气还是有很大差距的。即使经过优化，如图4，我们还是可以看到，其实际指标与所要求的指标均有不少差距，当f-16dB,=-0.5188dB4GHz时，=-28.48dB-30dB。所以说，在自行绘制的实验原理图中，仿真优化的结果并不太理想，但是已经能够满足实验的要求。如果要进一步改进，可能需要作出优化方法上的改变。六、实验总结通过这一个多月的微波技术虚拟实验，我对Microwave Office软件有了较为深入的了解，Microwave Office软件为本行业普遍使用的主流专业设计软件。可以对各种微波电路进行设计、分析。，内容涵盖了IC、电路模块以及端对端系统，具有很强的工程实用性。目前已在通信、电子、航天等领域的各大研究所、公司广泛使用。实验中我们还用到了用“传输线理论CAI软件”。这个软件很好的满足了我们在学习过程中的需求，图解和说明清晰透彻，大大方便了我们的学习。比如用于计算单支节匹配和双支节匹配下支节的位置和长度；以及可以直观的观察入射波与反射波的波形变化。使用起来简单方便。通过跟随老师上课的指导以及实验报告手册上详细的讲解，我对Microwave Office软件有了初步的认识，能够通过该软件设计较为简单的电路，并对其进行分析。在接下来的课程中，自己就按照实验手册上详细的实验过程进行了实验及软件的学习，包括整流器非线性分析、放大器非线性分析、螺旋电感的电磁分析、集总元件滤波器、功率分配器、阻抗变换器、阻抗调配器以及最后的微波低通滤波器实验。使自己对微波技术有了更为深入的了解，从之前电磁场课程上的抽象概念到实验中较为具体的实际电路分析。自己对其中涉及到的概念都有了更加清楚的了解。另外，我还希望能够对这门课程的精进提出自己