1、微波技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：一、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)切比雪夫式微波低通濾波器，技術(shù)指標(biāo)為：截止頻率為2.2GHz，在通帶內(nèi)最大波紋為0.2dB，S11小于-16dB；在阻帶頻率為4GHz處，阻帶衰減不小于30dB。輸入、輸出端特性阻抗為50歐姆。用微帶線實(shí)現(xiàn)，基片厚度H800um，T=10um，相對(duì)介電常數(shù)為9.0；高阻抗線特性阻抗為106歐姆，低阻抗線特性阻抗為10歐姆。確定濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸，測(cè)量濾波器的參數(shù)S11、S21，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使之達(dá)到最佳，記錄濾波器的最終結(jié)構(gòu)尺寸，總結(jié)設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器硬件：PC機(jī)軟件：Microwave Office軟件 三、設(shè)計(jì)步驟1、原

2、型濾波器電路如下（優(yōu)化后）原始參數(shù)值：Ca=1.93799，Cb=3.13398，L0=4.836。工作范圍：15GHz，階長(zhǎng)0.01GHz；優(yōu)化條件：f2.2GHz時(shí)，S11-0.2dB；f4GHz時(shí)，S21-30dB。（優(yōu)化的參數(shù)見數(shù)據(jù)記錄的表1）2、微帶線結(jié)構(gòu)電路如下（優(yōu)化前）1) 計(jì)算高阻抗線和低阻抗線的寬度（見數(shù)據(jù)記錄的表2）。2) 繪制電路圖、添加圖表、添加測(cè)量項(xiàng)S11、S21（單位dB）。進(jìn)行優(yōu)化，制作二維和三維布線圖。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、原型濾波器（優(yōu)化后）測(cè)量圖表1 原型濾波器參數(shù)元件IDC1（pf）C2（pf）C3（pf）L1（nh）L2（nh）元件變量CaCbCaL0L0

3、優(yōu)化量1.8043.0751.8044.7584.7582、微帶線結(jié)構(gòu)（優(yōu)化后）電路圖（優(yōu)化后）測(cè)量圖表2 微帶線結(jié)構(gòu)參數(shù)W（um）rell1、ll2（um）lc1、lc3（um）lc2（um）高阻抗線92.41995.376075807.7589低阻抗線8429.867.830711934.00333296.5966注：長(zhǎng)度優(yōu)化結(jié)果具體見優(yōu)化前后的電路圖二維布線圖三維布線圖五、結(jié)果分析實(shí)際上，濾波器在高頻段不能很好地達(dá)到設(shè)計(jì)要求，據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)的誤差較大。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)Microwave Office，是AWR公司推出的微波EDA軟件，是進(jìn)行射頻微波電路設(shè)計(jì)及仿真的專業(yè)軟件，為微波平面電路設(shè)計(jì)提供

4、了最完整, 最快速和最精確的解答?？梢赃M(jìn)行微波電路的線性和非線性仿真及電磁仿真，對(duì)電路進(jìn)行分析優(yōu)化，還可以將原理圖轉(zhuǎn)換為布線圖，最后生成印制線路版圖，它是通過(guò)兩個(gè)模擬器來(lái)對(duì)微波平面電路進(jìn)行模擬和仿真的。對(duì)于由集總元件構(gòu)成的電路，用電路的方法來(lái)處理較為簡(jiǎn)便；該軟件設(shè)有VoltaireXL的模擬器來(lái)處理集總元件構(gòu)成的微波平面電路問(wèn)題。而對(duì)于由具體的微帶幾何圖形構(gòu)成的分布參數(shù)微波平面電路則采用場(chǎng)的方法較為有效；該軟件采用的是EMSight的模擬器來(lái)處理任何多層平面結(jié)構(gòu)的三維電磁場(chǎng)的問(wèn)題。VoltaireXL 模擬器內(nèi)設(shè)一個(gè)元件庫(kù)，在建立電路模型時(shí)，可以調(diào)出微波電路所用的元件，其中無(wú)源器件有電感、電阻

5、、電容、諧振電路、微帶線、帶狀線、同軸線等等，非線性器件有雙極晶體管， 場(chǎng)效應(yīng)晶體管，二極管等等。EMSight模擬器是一個(gè)三維電磁場(chǎng)模擬程序包，可用于平面高頻電路和天線結(jié)構(gòu)的分析。特點(diǎn)是把修正譜域矩量法與直觀的視窗圖形用戶界面（GUI）技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使得計(jì)算速度加快許多。MWO可以分析射頻集成電路 （RFIC）、微波單片集成電路（MMIC）、 微帶貼片天線和高速印制電路（PCB）等電路的電氣特性。Microwave Office是進(jìn)行微波電路的理論研究和實(shí)際應(yīng)用的強(qiáng)有力工具，在通信和電子等行業(yè)的各大研究所公司有廣泛的應(yīng)用。同時(shí)實(shí)驗(yàn)中還用到了傳輸線理論CAI軟件，該軟件簡(jiǎn)單的將無(wú)耗傳輸線理論的

6、各種模型直觀的演示出來(lái)，以及應(yīng)用Smith Chat進(jìn)行傳輸線問(wèn)題的分析與解決，使我們對(duì)傳輸線理論的相關(guān)知識(shí)的理解更加深刻。是一個(gè)不錯(cuò)的學(xué)習(xí)軟件。本實(shí)驗(yàn)主要采用Microwave Office的軟件。通過(guò)對(duì)此軟件的應(yīng)用，對(duì)各種微波電路的分析，使所學(xué)的抽象的理論知識(shí)直觀的顯示出來(lái)，加深了理論課知識(shí)的理解和加深。如實(shí)驗(yàn)三 的螺旋電感的電磁分析，動(dòng)態(tài)的演示了電流的分布流向。實(shí)驗(yàn)四 集總元件濾波器的線性分析 使用最優(yōu)化對(duì)電路進(jìn)行分析研究，更加準(zhǔn)確的待到設(shè)計(jì)要求，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)學(xué)會(huì)熟練使用。實(shí)驗(yàn)五 功率分配器的設(shè)計(jì)采用微帶線結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于微帶線結(jié)構(gòu)的記憶以及微帶線的性能理解更加深刻化，應(yīng)學(xué)會(huì)調(diào)節(jié)微帶線的尺寸來(lái)使功率分配器的性能待到最佳。實(shí)驗(yàn)六 阻抗變換器的設(shè)計(jì)采用同軸線階梯阻抗變換器進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于兩種設(shè)計(jì)方法的學(xué)習(xí)了解各自特點(diǎn)，同時(shí)注意實(shí)驗(yàn)中應(yīng)做到良好的匹配。實(shí)驗(yàn)七 阻抗調(diào)配器的設(shè)計(jì)采用無(wú)耗均勻傳輸線進(jìn)行設(shè)計(jì)