西电微波技术虚拟实验

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1、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:8一、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、

2、实验仪器硬件:PC机软件:MicrowaveOffice软件三、设计步骤1.确定原型滤波器启动软件中Wizard模块的AWRFilterSynthesisWizard(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:8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f<2.2GHz时,<-16dB,>-0.2dB;f>4GHz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①高阻抗线先计算高阻抗线的宽

3、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:8②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(1~5GH

4、Z,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SchematicViewLayout,观察滤波器的二维布线图;再从工具栏选View3DLayout,观察三维布线图。8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

5、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8432.537.83519103933058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)8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)197

6、75659325856591977W(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f<2.2GHz时,<-16dB,=-0.11dB>-0.2dB;f>4GHz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<2.2GHz时,>-16dB,8=-0.5188dB<-0.2dB;当f>4GHz时,=-28.48dB>-30dB。所以说,在

7、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MicrowaveOffice软件有了较为深入的了解,MicrowaveOffice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

8、方便了我们

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