工程實(shí)踐報(bào)告-吳奇

1、成都信息工程學(xué)院光電技術(shù)學(xué)院工程實(shí)踐進(jìn)展報(bào)告吳奇專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù)年 級(jí)： 11級(jí)指導(dǎo)教師： 王瑞實(shí)踐時(shí)間： 2012年9月實(shí)踐項(xiàng)目名稱： 微波腔體濾波器的設(shè)計(jì) 目錄一、工程實(shí)踐的任務(wù)要求二、工程實(shí)踐進(jìn)程三、學(xué)習(xí)中遇到的困難以及解決辦法四、教材與參考資料一、工程實(shí)踐的任務(wù)要求：就是指工科類專業(yè)的學(xué)生的在校實(shí)習(xí)，把自己所學(xué)知識(shí)用于實(shí)踐，以此來鞏固提高自己的專業(yè)知識(shí)。對(duì)于我們小組，工程實(shí)踐的任務(wù)要求是通過對(duì)微波技術(shù)與天線的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握濾波器的基本結(jié)構(gòu)原理, 學(xué)習(xí)濾波器的設(shè)計(jì)方法；學(xué)會(huì)HFSS的基本使用（如何建立模型，如何仿真，如何查看S參數(shù)即仿真結(jié)果）；掌握微波腔體濾波器的設(shè)計(jì)方法等。二

2、、工程實(shí)踐進(jìn)程 第三階段：1、S參數(shù)答：（1）S參數(shù)的含義：一種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，叫散射參數(shù)。有（無）源參數(shù)，（非）線性網(wǎng)絡(luò)；（2）S參數(shù)的性質(zhì)：互易性及對(duì)稱行、無耗性、傳輸線無耗條件下參考面移動(dòng)S參數(shù)幅值的不變性；（3）結(jié)論：無耗傳輸線上參考面移動(dòng)時(shí)，不改變?cè)W(wǎng)絡(luò)S參數(shù)的幅值，只改變其幅角（相位）， 參考面向離開網(wǎng)絡(luò)的方向移動(dòng)時(shí)對(duì)角矩陣P中對(duì)應(yīng)該端口的元素為，向進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的方向移動(dòng)時(shí)，P矩陣中對(duì)應(yīng)該端口的元素為 。 若只移動(dòng)某個(gè)參考面，則只改變與此參考面有關(guān)的S參考數(shù)的輔角。2、微波濾波器的種類、用途、特點(diǎn)。（1）根據(jù)濾波器的功能（頻率響應(yīng)通頻帶不同）分類：低通LPF、高通HPF、帶通BPF、帶阻BE

3、F濾波器（2）按插入衰減的頻率特性的響應(yīng)分類：最平坦型、等波紋型、切比雪夫響應(yīng)濾波器、橢圓函數(shù)濾波器等；（3）按用途的不同分類：信道選擇、頻段選擇、鏡頻抑制濾波器等；（4）按構(gòu)成濾波器的傳輸來分類：波導(dǎo)型、同軸線型、微帶線型、帶狀線型濾波器等；（5）按其工作頻帶的寬窄分類：窄帶，中等帶寬，寬帶濾波器等；（6）按其調(diào)諧分類：固定調(diào)諧，可調(diào)濾波器等；（7）從結(jié)構(gòu)材料形式看： 集總元件LC濾波器:一般頻率不宜太高，當(dāng)頻率高于1GHz時(shí)不易實(shí)現(xiàn)； 平面結(jié)構(gòu)濾波器：可分為：微帶、懸置微帶、帶狀線、共面波導(dǎo)和基片集成波導(dǎo)，工作頻率為幾十MHz幾十GHz，但受其材料影響一般品質(zhì)因數(shù)Q都較低。而微帶基片集成波

4、導(dǎo)是近幾年出現(xiàn)的新型傳輸線，由于這種傳輸線的損耗比普通為帶線小則制作方便，體積且輕，可用于較高頻段。 微機(jī)械結(jié)構(gòu)MEMS濾波器：MEMS濾波器是在新型LC濾波器基礎(chǔ)上，通過添加微機(jī)械開關(guān)而構(gòu)成的可調(diào)濾波器。主要可用于測(cè)量設(shè)備及通信系統(tǒng)，如衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信等領(lǐng)域。 腔體濾波器：a同軸濾波器：同軸濾波器按腔體結(jié)構(gòu)的不同分為標(biāo)準(zhǔn)同軸、方腔同軸等。同軸腔體結(jié)構(gòu)濾波器具有高Q值、電磁屏蔽好、損耗低喝尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，由于同軸濾波器的此些優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于通信、雷達(dá)等系統(tǒng)中。但是在10GHz以上使用時(shí)，由于其微小的物理尺寸使得制作精度很難達(dá)到b梳狀線濾波器：利用各種波長(zhǎng)的容性負(fù)載金屬棒座位諧振器而制成的濾波器

5、，主要特點(diǎn)是體積小、損耗低，Q值適中、高端寄生通帶較遠(yuǎn)。c陶瓷介質(zhì)濾波器：是利用微波陶瓷介質(zhì)按TE、TEM等模式要求制成的圓柱、圓環(huán)等形狀的介質(zhì)濾波器，特點(diǎn)為：價(jià)格低，性能優(yōu)良，插入損耗小，有較高的功率承受能力，并可與天線、開關(guān)集成，原則上可用于很高頻率。因此，其運(yùn)用也越來越廣泛。d. 波導(dǎo)濾波器：特點(diǎn)：易于與波導(dǎo)天線的饋電裝置連接，高功率，高品質(zhì)因數(shù)和低耗性，加工方便。主要應(yīng)用在通信、電子戰(zhàn)、雷達(dá)、自動(dòng)測(cè)量設(shè)備等微波設(shè)備中，廣泛應(yīng)用于那個(gè)設(shè)備中e . 螺旋濾波器：是因?yàn)椴捎寐菪C振器來實(shí)現(xiàn)耦合諧振器濾波器中的并聯(lián)諧振回路而得名。其主要特點(diǎn)：體積小，無載Q值高，功率容量大，加工容易，可以覆蓋高

6、頻、甚高頻直至微波低端的頻段。 晶體濾波器：可分為分立式晶體濾波器和集成式晶體濾波器。與LC諧振回路構(gòu)成的濾波器相比，晶體濾波器在頻率選擇性、頻率穩(wěn)定性、插入損耗和過渡帶陡度等方面都優(yōu)越得多，已廣泛用于通信、導(dǎo)航、測(cè)量等電子設(shè)備。晶體濾波器的工作頻率較低，通常低于幾百M(fèi)Hz。石英晶體諧振器是最常用的晶體諧振器之一。 低溫共燒陶瓷(LTCC)濾波器：是指使用多層厚膜成型技術(shù)，在低溫陶瓷材料內(nèi)制作電感、電容和傳輸線，經(jīng)過多層疊壓后形成三維結(jié)構(gòu)而制作的濾波器，此種濾波器體積小、具有優(yōu)良的高頻Q特性，可適應(yīng)大電流，具有較好的溫度特性等優(yōu)點(diǎn)，并且由于容易與其他功能模塊實(shí)現(xiàn)集成化，已經(jīng)成為無源集成的主流技

7、術(shù)。 體聲波/聲表面波（SAW）濾波器：其主要特點(diǎn)：頻率響應(yīng)平坦，群時(shí)延正負(fù)30正負(fù)50ns，矩形系數(shù)好，帶外抑制度高，插入損耗雖高達(dá)2530dB,但可以使用放大器補(bǔ)償電平損失，選頻范圍大為10MHz3GHz、傳輸損耗小、輸入輸出阻抗誤差小、模擬/數(shù)字兼容、抗電磁干擾（EMI）性能好、可靠性高，能廣泛應(yīng)用于射頻前端和中頻系統(tǒng)，也可用于多模、多頻段移動(dòng)終端的SAW雙工器或多工器通信系統(tǒng)中。(8) 切比雪夫響應(yīng)響應(yīng)：切比雪夫響應(yīng)的阻帶衰減比最平坦型要陡。(9) 腔體廣義切比雪夫響應(yīng)的濾波器: 體積小、帶寬窄、矩形系數(shù)高、功率容量高(10) 廣義切比雪夫響應(yīng)的濾波器性能特點(diǎn)：其傳輸零點(diǎn)Z0可以在阻帶

8、上任意位置處，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的帶外抑制的情況，也能實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱的帶外抑制情況，可通過在阻帶增加傳輸零點(diǎn)來提高帶外的抑制性能，實(shí)現(xiàn)與橢圓函數(shù)濾波器相似的功能。由于其傳輸零點(diǎn)可以在阻帶上任意位置處，所以計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)比橢圓函數(shù)濾波器更具有靈活性，其矩形系數(shù)可以做得很高，廣義切比雪夫?yàn)V波器的低通原型原件值雖無表可查，但也能綜合出來，并可由其低通原型元件值轉(zhuǎn)換出帶通元件值。廣義切比雪夫?yàn)V波器具有任意的零點(diǎn)和帶內(nèi)等波紋特性，一般通過諧振腔級(jí)聯(lián)，并交叉耦合的方式實(shí)現(xiàn)。廣義設(shè)計(jì)由于零點(diǎn)的任意性，導(dǎo)致其特性靈活性的同時(shí)變得難以估計(jì)。3、濾波器（重點(diǎn)是帶通濾波器）指標(biāo)參數(shù)的含義。（某些指標(biāo)例如有，插入損耗、回波損

9、耗，帶寬，中心頻率，帶外抑制等，這些參數(shù)的含義要清楚）濾波器指標(biāo)參數(shù)：通帶：信號(hào)通過濾波器不衰減或者衰減很小的頻帶；阻帶：信號(hào)衰減通過某一規(guī)定值得頻帶；過渡帶：介于通帶和阻帶之間的頻帶； 中心頻帶：信號(hào)通帶的中心值，通常用f0表示，單位為GHz，通常當(dāng)信號(hào)衰減3dB是的帶寬，稱為3dB帶寬。通帶插損：信號(hào)在通帶內(nèi)的最大衰減值，用IL0表示，單位為dB。通帶損耗用來確定濾波器的損耗特性駐波比：衡量通帶內(nèi)濾波器與傳輸系統(tǒng)的匹配情況，以VSWR表示。通常濾波器通帶VSWR大于1小于1.5。有時(shí)也用另一參數(shù)回波損耗Return Loss來表示匹配情況，單位為dB。帶內(nèi)駐波濾波器的帶內(nèi)駐波（S21）：反

10、映的是濾波器輸入輸出端口與外界阻抗匹配的程度。匹配越好駐波越小，反之，則不然。帶外衰減：由于要阻止無用信號(hào)通過，因此帶外衰減特性越大越好，一般取通帶外與截止頻率為一定比值的某點(diǎn)頻率的衰減值作為此項(xiàng)指標(biāo)。微波濾波器參數(shù)：帶寬W或相對(duì)頻寬FBW：微博濾波器是頻率隔離器件，要求占用一定頻段的有用信號(hào)通過，其他頻段的無用信號(hào)得到足夠的衰減，因此濾波器必須滿足一定的帶寬要求。第四階段：一、學(xué)習(xí)帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法；利用HFSS自己建立一個(gè)50歐姆或75歐姆的微帶線。練習(xí)HFSS的基本使用（如何建立模型，如何仿真，如何查看S參數(shù)即仿真結(jié)果）。1、 理論計(jì)算結(jié)果2、 建立微帶天線模型3、仿真結(jié)果三、學(xué)習(xí)中遇到的困難以及解決辦法： 1. 性格內(nèi)向，與同組成員交流不多，很多問題自己不能解決，也不習(xí)慣在群里論，希望接下來能和組員和老師多加交流2.軟件全英文，英語一直是硬傷，很多功不能分辨，然后用本子將不認(rèn)識(shí)的單詞記錄