西電微波技術(shù)虛擬實驗.doc

課程設(shè)計報告設(shè)計題目： 微波技術(shù)虛擬實驗 學(xué) 院： 電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 021191 學(xué) 號： 姓 名： 電子郵件： 日 期： 2013年 12 月 成 績： 指導(dǎo)教師： 一、設(shè)計要求 設(shè)計一個切比雪夫式微波低通濾波器，技術(shù)指標(biāo)為：截止頻率=2.2GHz，在通帶內(nèi)最大波紋=0.2dB，小于-16dB；在阻帶頻率=4GHz處，阻帶衰減不小于30dB。輸入、輸出端特性阻抗。用同軸線實現(xiàn)，其外導(dǎo)體直徑為；高阻抗特性阻抗；低阻抗線內(nèi)、外導(dǎo)體間相對介電常數(shù)，低阻抗線特性阻抗。確定濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸，測量濾波器的參數(shù)、，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，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、調(diào)節(jié)經(jīng)驗。二、實驗儀器硬件：PC機(jī)軟件：Microwave Office軟件 三、 設(shè)計步驟 1.確定原型濾波器 啟動軟件中Wizard模塊的AWR Filter Synthesis Wizard（AMR濾波器綜合向?qū)В┕δ埽斎敫黜椉夹g(shù)指標(biāo)，即自動生成原型濾波器的原理圖。具體電路如下所示：圖1原型濾波器電路圖由于默認(rèn)的優(yōu)化目標(biāo)與實驗要求指標(biāo)不同，必須自行重新設(shè)置，即f2.2GHz時，-0.2dB；f4GHz時，-30dB；目標(biāo)設(shè)定完成后再進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)束后，即得到原型濾波器的各個已優(yōu)化的參數(shù)值。2. 計算濾波器的實際尺寸（1）微帶線結(jié)構(gòu)高阻抗線 先計算高阻抗線的寬度。已知條件：，H=800um，T=10um，阻抗，計算得W,； 再計算高阻抗線的長度： 低阻抗線先計算低阻抗線的寬度。已知條件：，H=800um，T=10um，阻抗，計算得W,；再計算低阻抗線的長度： 注意：計算公式中的L0、Ca、Cb即為原型濾波器的優(yōu)化參數(shù)，僅為數(shù)值，不帶單位！計算結(jié)果的單位為微米。（2）完成電路，測量各特性指標(biāo)在已有的工程中創(chuàng)建一個新原理圖，用于繪制實際結(jié)構(gòu)的微波低通濾波器。微帶線結(jié)構(gòu)所需元件：MLIN,PORT,MSUB（參數(shù)為 =9.0，h=800um,T=10um)。同軸線結(jié)構(gòu)所需元件：COAXP2,PORT。工作頻率（15GHZ，階長0.01）保持不變，依次畫電路圖，添加圖標(biāo)，添加測量項 ， （單位dB)。全部完成后分析電路，觀察所得曲線。若性能不符合指標(biāo)要求，還需要對實際結(jié)構(gòu)的濾波器進(jìn)行優(yōu)化。將各高低阻抗線的長度設(shè)為可優(yōu)化參數(shù)，再重新添加優(yōu)化目標(biāo)。優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化方法與原型濾波器的完全相同。優(yōu)化電路，直到各項參數(shù)符合指標(biāo)要求。激活實際結(jié)構(gòu)濾波器原理圖，從主菜單選SchematicView Layout,觀察濾波器的二維布線圖；再從工具欄選View 3D Layout,觀察三維布線圖。記錄實際結(jié)構(gòu)濾波器的優(yōu)化結(jié)果。微帶線結(jié)構(gòu)濾波器原理圖：圖2微帶線結(jié)構(gòu)濾波器原理圖 電路中的參數(shù)均可由上公式算出。三、實驗數(shù)據(jù)記錄表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優(yōu)化值1.813.0851.814.7494.749 表2微帶線結(jié)構(gòu)參數(shù)W（um）高阻抗線92.93955.391245789低阻抗線8432.537.8351910393305原型濾波器仿真結(jié)果：圖3原型濾波器仿真結(jié)果（優(yōu)化后）微帶線結(jié)構(gòu)濾波器仿真結(jié)果：圖4微帶線結(jié)構(gòu)濾波器仿真結(jié)果（優(yōu)化后）濾波器的二維布線圖：圖5濾波器的二維布線圖表3微帶線結(jié)構(gòu)優(yōu)化后數(shù)據(jù)元件TL1TL2TL3TL4TL5L(mm)19775659325856591977W(um)8433938433938433五、結(jié)果分析 首先對原型濾波器進(jìn)行仿真結(jié)果分析，圖3中，當(dāng)f2.2GHz時，-0.2dB；f4GHz時，=-31.19dB-30dB，其仿真結(jié)果完全符合預(yù)期要求。 而在自行繪制的原理圖時，當(dāng)采用計算所得結(jié)果的時候，所得的波形與語氣還是有很大差距的。即使經(jīng)過優(yōu)化，如圖4，我們還是可以看到，其實際指標(biāo)與所要求的指標(biāo)均有不少差距，當(dāng)f-16dB,=-0.5188dB4GHz時，=-28.48dB-30dB。所以說，在自行繪制的實驗原理圖中，仿真優(yōu)化的結(jié)果并不太理想，但是已經(jīng)能夠滿足實驗的要求。如果要進(jìn)一步改進(jìn)，可能需要作出優(yōu)化方法上的改變。六、實驗總結(jié)通過這一個多月的微波技術(shù)虛擬實驗，我對Microwave Office軟件有了較為深入的了解，Microwave Office軟件為本行業(yè)普遍使用的主流專業(yè)設(shè)計軟件?？梢詫Ω鞣N微波電路進(jìn)行設(shè)計、分析。，內(nèi)容涵蓋了IC、電路模塊以及端對端系統(tǒng)，具有很強的工程實用性。目前已在通信、電子、航天等領(lǐng)域的各大研究所、公司廣泛使用。實驗中我們還用到了用“傳輸線理論CAI軟件”。這個軟件很好的滿足了我們在學(xué)習(xí)過程中的需求，圖解和說明清晰透徹，大大方便了我們的學(xué)習(xí)。比如用于計算單支節(jié)匹配和雙支節(jié)匹配下支節(jié)的位置和長度；以及可以直觀的觀察入射波與反射波的波形變化。使用起來簡單方便。通過跟隨老師上課的指導(dǎo)以及實驗報告手冊上詳細(xì)的講解，我對Microwave Office軟件有了初步的認(rèn)識，能夠通過該軟件設(shè)計較為簡單的電路，并對其進(jìn)行分析。在接下來的課程中，自己就按照實驗手冊上詳細(xì)的實驗過程進(jìn)行了實驗及軟件的學(xué)習(xí)，包括整流器非線性分析、放大器非線性分析、螺旋電感的電磁分析、集總元件濾波器、功率分配器、阻抗變換器、阻抗調(diào)配器以及最后的微波低通濾波器實驗。使自己對微波技術(shù)有了更為深入的了解，從之前電磁場課程上的抽象概念到實驗中較為具體的實際電路分析。自己對其中涉及到的概念都有了更加清楚的了解。另外，我還希望能夠?qū)@門課程的精進(jìn)提出自己