波导-微带转换电路设计说明.doc

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1、波导-微带转换电路设计姓名：学号：一、技术指标1)工作频率：26.5~40GHz2)输入/输出驻波比：<1.23)插入损耗：<1.0dB二、理论分析随着微波毫米波技术的飞速发展，微波集成电路在各个方面得到了广泛应用。在毫米波频段，主要的传输线有波导和平面传输线两种。随着平面传输媒介的研究发展，混合集成电路、单片集成电路应用的日趋广泛，微带电路已在越来越多的场合取代金属空波导，成为微波、毫米波电路的重要传输线。然而，目前许多毫米波测试系统和器件仍采用金属空波导。因此，如何实现低损耗的波导与微带线的转换就成了微波毫米波技术研究的重要内容。目前常用的微带－波导探针过渡的方式有

2、两种，都是将微带探针从波导宽边的中心插入，一种是介质面垂直与波导传输方向，称为H面探针，如图1所示，另一种介质面平行于波导传输方向，称为E面探针，如图2所示。图1H面探针图2E面探针微带探针转换是目前应用最为广泛的波导一微带过渡形式并且它有明显的优点。它的插人损耗低,回波损耗小,具有较大频宽,且其结构紧凑,加工方便,装卸容易。本文采用H面微带探针转换的结构。探针从波导宽面插入，并且探针平面与波导窄面垂直。微带过渡段我们采用渐变结构。通过优化探针插入深度d，微带变换器的长度，探针和微带变换器各自宽度，波导的微带插入处到波导短路处的距离，得到满足指标的结果。一、设计过程：（

3、1）利用ADS软件里的微带计算工具得出中心频率为33.5处的微带的宽度，如图3所示。图350欧姆微带线宽（2）在HFSS中建立仿真模型如图4所示，包括微带金属条，微带基板，以及包围空气腔三部分。利用对称性以面为对称面切掉一半可以减少计算时间。图4仿真模型（3）设置三部分的材料属性，其中微带金属条为，微带基板为Duriod5880（厚度，相对介电常数）。包围空气腔设为真空（默认）。（1）设置波端口1,2。都为1个模式，如图5。图5波端口1波端口2（2）设置边界条件如图6。其中微带被包围空气腔的上面设置辐射边界，对称面设置为PrefectH面。图6边界条件（3）设置求解，扫

4、频。然后设置5个优化变量（优化探针插入深度以及微带变换器的长度，宽度，波导的微带插入处到波导短路处的距离），优化目标即为设计指标。一、设计结果及存在问题分析：通过优化得到最佳优化值如下图7中所示：图7优化变量优化结果为：图8优化结果图驻波比在整个频段内均小于1.2，插入损耗在整个频段内均小于0.3，故在全频段内满足设计要求，但是仍有一些不足。这种结构只是仿真结果，实际加工中还有一些问题需要考虑，比如（1）在波导短路面及拐弯处设计倒角，便于加工；（2）为波导腔及约束腔内基板设计固定基板使其固定。腔体滤波器设计报告一、技术指标序号项目单位需求规格（研发填写）需求规格(供应商

5、)差异说明功能/性能指标通路1(PORT2)MHz806~960（PORT2～PORT1）通路2(PORT3)MHz1710~1880（PORT3～PORT1）通路4(PORT5)MHz2200~2500（PORT5～PORT1）端口驻波比≤1.3端口隔离度dBc≥80dB插入损耗dB≤0.8dB三阶互调dBc≤-140dBc(+43dBm×2)带外抑制dBc≥80dB最大输入功率W100端口阻抗ohm50带内波动dB≤0.6接头形式N-F生命周期成熟FIT(失效率)FITS500ppm环境适应性要求工作温度范围℃-30~50存储温度范围℃-40~55二、理论分析（1）

6、腔体耦合滤波器的介绍目前，电子信息产业发展迅速，频率拥挤日趋严重，对频率的分隔要求也越来越高。微波滤波器的应用也越来越受到广泛关注，对设计也提出了更高的要求。如果还按照传统的网络综合法进行设计，速度，效率和设计的准确性已经跟不上时代的发展，而这些方法掌握起来，也是十分繁锁和困难的。近年来各种三维电磁仿真软件的商业化发展，一系列象HFSS这样的可以达到准确计算的软件不断涌现，飞速发展的计算机技术也使得这类软件的计算速度大大提高，在滤波器的设计仿真和实现中发挥着巨大的作用，使设计水平进入到一个数值化时代。腔体耦合滤波器是一种具有普遍意义的窄带滤波器结构。研究这种结构的设计具

7、有重要意义。在谐振腔数量相同的条件下，广义切比雪夫滤波器在通带附近的具有选择性好、插损小的特点。滤波器的谐振腔体有多种类型，包括介质谐振器、同轴谐振器、波导谐振器、螺旋谐振器和平面结构谐振器等。（2）选择滤波器腔体结构考虑的因素腔体体积；Q值；寄生通带；可调范围可实现的带寛；耦合结构；耦合结构的灵敏度；对不需要模式的耦合隔离；功率容量；温度稳定性等。（3）腔体耦合滤波器设计的基本思路从集中参数低通原型出发，经过频率变换获得集中参数电路模型。然后用不同的结构去实现。由耦合矩阵出发设计腔体耦合滤波器。一、设计过程：(1)利用CoupleFil