微波课程技术与实践--课程设计

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1、微波技术及应用实践课程设计题目微波技术及应用实践学院通信工程专业通信工程年级2013级设计要求：1、微带低通滤波器2、微带功分器通带频率：2.2GHz工作中心频率：2.2GHz止带频率：4.3GHz通带波纹：0.5dB输入输出阻抗：50Ω衰减>40dB3、微带带通滤波器4、射频放大器带内波纹：0.1dB工作频率：2.7GHz中心频率：3GHz增益：>15dB下边频：2.5GHz带宽：>150MHz上边频：3.5GHz噪声系数：<3dB在4.5GHz频率点衰减>30dB学生应完成的工作：分别完成微带低通滤波器、功率分配器、带通滤波器和放大

2、器的一系列工作1）电路原理图设计；2）进行相应的仿真和调试；3）进行相应的Layout图的设计；4）进行电磁能量图仿真参考资料：《微波技术基础》廖承恩编著西安电子科技大学出版社《微波技术及光纤通信实验》韩庆文主编重庆大学出版社《射频电路设计——理论与应用》ReinholdLudwigPavelBretchko编著电子工业出版社课程设计工作计划：设计分两周进行：第一周完成切比雪夫低通滤波器和威尔金森功分器的设计第二周完成微带滤波器和放大器的设计任务下达日期年月日完成日期年月日指导教师（签名）学生（签名）-41-微波技术及应用实践摘要本次主

3、要涉及了低通滤波器，功分器，放大器和带通滤波器，用到了AWR，MATHCAD和ADS软件。低通滤波器：根据设计的要求利用MATHCAD得到阶数N=5，并得到原型中的元件值g和串L并C型的电容电感值。然后用ADS软件进行理论电路原理图的仿真与分析，然后用Kuroda规则进行微带线串并联互换，反归一化得出各段微带线的特性阻抗，之后在ADS软件中用LineCalc算出各条微带线的长宽，进而画出微带线电路图并进行仿真分析以及EM板仿真与验证。功分器：根据威尔金森功率分配器的结构原理以及所要求的功率分配比，计算出各部分的阻抗值，染个设置合理的微带

4、线基板参数再利用ADS软件中用LineCalc就可以求出各微带线的实际长宽值。之后利用ADS进行微带线电路图的仿真分析并结合EM版图分析验证功率分配情况，经验证设计是满足设计要求的。放大器：一是根据要求，选择合适的管子，需在选定的频率点满足增益，噪声放大系数等要求。二是设计匹配网络，采用了单项化射界和双边放大器设计两种方法。具体是用ADS中的Smith圆图工具SmitChaitUtility来辅助设计，得到了微带显得电长度，再选定基板，用ADS中的LineCalc计算微带线的长和宽。最后在ADS中画出原理图并进行仿真，主要是对S参数的仿

5、真。为了达到所要求的增益，采用两级放大。带通滤波器：首先根据要求选定低通原型，算出耦合传输线的奇模，偶模阻抗，再选定合适的基板参数，用ADS的LineCalc计算耦合微带线的长和宽，最后画出微带线原理图并进行仿真分析与验证。关键词：低通原型，Kuroda规则，功率分配比，匹配网络，微带线-41-微波技术及应用实践课程设计正文1.切比雪夫低通滤波器的设计1.1设计要求：五阶微带低通滤波器：截止频率2.2GHZ止带频率：4.3GHZ通带波纹：0.5dB止带衰减大于40dB输入输出阻抗：50欧1.2设计原理：切比雪夫低通滤波器具有陡峭的通带—

6、—阻带过渡特性，且陡峭程度与带内波纹有关。一般来说波纹越大，通带——阻带过渡越陡峭。在通带外，切比雪夫低通滤波器衰减特性较其他低通滤波器提高很多倍。切比雪夫低通滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动。为了将低通原型的截止频率从1变换到wC，需要乘以因子1/wC来确定滤波器的频率，这是通过w/wC来代替w的。==对于低通原型中的串联电感j，并联电容j变换为低通滤波器中的感抗，容-41-微波技术及应用实践抗，可通过下面的公式

7、来计算：1.3设计流程图：性能指标分析Mathcad参数计算绘制集总元件图集总元件性能仿真分布参数计算绘制微带线图参数修改性能仿真绘制EM图电磁仿真验证修改成功1.4设计步骤：步骤1：利用MATHCAD进行参数计算：-41-微波技术及应用实践画出归一化低通原型的电路图如图一所示：图一集总参数模型图步骤2：集总元件的绘制与仿真由于输入输出阻抗为50Ohm，用原型值进行阻抗变换，得到各组件的真实值，用ADS软件画出相应的电路图如图二所示：-41-微波技术及应用实践图二集总参数原理图得到相应的S参数仿真图：图三低通原型S参数仿真图-41-微波

8、技术及应用实践从s11参数仿真图可以看出，0到1GHZ左右的范围内衰减为0，在频率为2.2GHZ处，其衰减刚好为3dB.在止带频率4.3GHZ处，其衰减接近40dB，通带——阻带过渡陡峭，低通特性良好，满足