微波技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)報(bào)告_

1、微波技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班級(jí)：1302014 學(xué)號(hào)、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)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=50。用微帶線實(shí)現(xiàn)，基片厚度H=800um，T=10um，相對(duì)介電常數(shù)=9.0；高阻抗線特性阻抗=106，低阻抗線=10。計(jì)算濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸，測量濾波器性能，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)、優(yōu)化，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。記錄濾波器的最終優(yōu)化結(jié)果，總結(jié)設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器硬件：PC機(jī)軟件：Microwave Office軟件 三、設(shè)計(jì)步驟1

2、. 原型濾波器設(shè)計(jì)（1）利用工程自動(dòng)生成名為iFilter的原理圖，以及測量圖、默認(rèn)優(yōu)化目標(biāo)。（2）分析，得原型濾波器的仿真結(jié)果。（3）優(yōu)化：設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)置優(yōu)化參數(shù)，執(zhí)行優(yōu)化。（4）優(yōu)化完成后，將已優(yōu)化的參數(shù)值填入表1。圖1 原型濾波器電路圖iFilter（已優(yōu)化）2.微帶線結(jié)構(gòu)濾波器物理尺寸計(jì)算（1）高阻抗線先計(jì)算高阻抗線的寬度。已知條件：=9.0，=1.1GHz，H=800um，T=10um，阻抗=106，計(jì)算得W、；再計(jì)算高阻抗線的長度（手算）：um（2） 低阻抗線先計(jì)算低阻抗線的寬度。已知條件：=9.0，=1.1GHz，H=800um，T=10um，阻抗=10，計(jì)算得W、；再計(jì)算低

3、阻抗線的長度（手算）：umum將所有計(jì)算結(jié)果填入表2。 3.完成電路，測量各特性指標(biāo)在已有的工程中創(chuàng)建一個(gè)新原理圖，用于繪制實(shí)際物理結(jié)構(gòu)的微波低通濾波器。繪制原理圖；創(chuàng)建測量圖，添加測量項(xiàng)、（單位dB）；全部完成后分析電路，觀察所得曲線。優(yōu)化：選取優(yōu)化參數(shù)，設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，執(zhí)行優(yōu)化，直到電路性能符合指標(biāo)要求。布線圖：觀察濾波器的二維布線圖和三維布線圖。記錄優(yōu)化結(jié)果：微帶原件的優(yōu)化數(shù)值（長度），微帶電路原理圖，測量圖，布線圖。圖2 微帶結(jié)構(gòu)濾波器原理圖（已優(yōu)化）4、 實(shí)驗(yàn)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

4、值1.8413.1371.8414.7394.739表2 微帶線結(jié)構(gòu)參數(shù)W（um）、（um）、（um）（um）高阻抗線92.47275.377625783.7171低阻抗線8430.137.831161973.61303362.9679表3 微帶元件優(yōu)化數(shù)值（長度）元件IDC1（pF）C2(pF)C3(pF)L1(nH)L2(nH)優(yōu)化長度L（um）19643252198656375694圖3 優(yōu)化后的原型濾波器的仿真結(jié)果圖4 優(yōu)化后的微帶結(jié)構(gòu)濾波器的仿真結(jié)果圖5 微帶結(jié)構(gòu)濾波器布線圖（二維）圖6 微帶結(jié)構(gòu)濾波器布線圖（三維）五、結(jié)果分析原型濾波器仿真結(jié)果基本符合要求。從圖3，原型濾波器仿真結(jié)

5、果圖可以看出，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，因而阻帶衰減符合標(biāo)準(zhǔn)，通帶內(nèi)最大波紋略大于理想值。微帶線結(jié)構(gòu)濾波器的仿真結(jié)果不是很理想，優(yōu)化結(jié)果在4GHz處為-28.45dB略大于-30dB。應(yīng)該多執(zhí)行幾次優(yōu)化，直到結(jié)果符合優(yōu)化目標(biāo)。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)兩個(gè)軟件的主要功能，對(duì)軟件使用的掌握情況。本課程實(shí)驗(yàn)中我們主要使用了傳輸線理論CAI軟件和射頻、微波專業(yè)軟件AWR軟件的Microwave Office 套件。CAI軟件為我校實(shí)驗(yàn)室?guī)熒灾餮邪l(fā)、設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件，分為傳輸線波形演示和圓圖應(yīng)用兩大部分，形象化的波形演示幫助我們加深對(duì)微波傳輸線的理解，圓圖的典型應(yīng)用和單雙枝節(jié)匹配克服了復(fù)數(shù)運(yùn)算的復(fù)雜性，是一款實(shí)用性強(qiáng)

6、的創(chuàng)新發(fā)明。AWR軟件系統(tǒng)由美國NI公司下屬的AWR子公司開發(fā)，是進(jìn)行射頻、微波電路設(shè)計(jì)的專業(yè)軟件，也是本行業(yè)在全球范圍內(nèi)最主流、先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)軟件。主要用來設(shè)計(jì)微波電路，軟件界面直觀，無縫連接了電路仿真器，電磁仿真器，原理圖與版圖，統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)功能和設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)工具等。通過按照實(shí)驗(yàn)說明結(jié)合對(duì)這兩個(gè)軟件的使用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我掌握了運(yùn)用CAI軟件進(jìn)行簡單的圓圖應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)中也運(yùn)用這個(gè)軟件對(duì)筆算的檢驗(yàn)，形象化的波形演示使我可以清楚的看到波的傳輸波形，加深了對(duì)微波傳輸線的理解。實(shí)驗(yàn)中主要應(yīng)用了AWR軟件，我對(duì)這個(gè)軟件從一無所知到可以進(jìn)行簡單的電路設(shè)計(jì)和分析，掌握了創(chuàng)建新的原理圖，繪制電路圖，添加圖表及測量項(xiàng)

7、，分析電路，繪制三維視圖，優(yōu)化電路和元器件的封裝等應(yīng)用，可以較為熟練操作。做了哪些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握。本課程中我們做了8個(gè)實(shí)驗(yàn)，依次為傳輸線波形演示及圓圖應(yīng)用、AWR軟件系統(tǒng)介紹、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、微波低通濾波器。按照實(shí)驗(yàn)說明結(jié)合軟件使用，學(xué)習(xí)了如何創(chuàng)建新的原理圖，如何繪制電路圖，如何添加圖表及測量項(xiàng)，分析電路；還學(xué)會(huì)了繪制三維視圖，優(yōu)化電路和元器件的封裝等。對(duì)AWR軟件的基本應(yīng)用有了一定的認(rèn)識(shí)。通過這些實(shí)驗(yàn)，幫助我復(fù)習(xí)了課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，如史密斯圓圖的應(yīng)用、放大器設(shè)計(jì)、阻抗變換、調(diào)配器等

8、，通過自己動(dòng)手加深了認(rèn)識(shí)，將抽象的一些知識(shí)形象化。同時(shí)學(xué)到了課堂上沒有講過的知識(shí)，比如整流器、螺旋電感、微波低通濾波器等，學(xué)習(xí)了阻抗變換器最平坦通帶特性變換、等波紋特性變換器中關(guān)于工作頻帶理論計(jì)算、分?jǐn)?shù)帶寬計(jì)算；濾波器元件真實(shí)值、實(shí)際尺寸計(jì)算等。通過這些實(shí)驗(yàn)，加深了我對(duì)已學(xué)微波技術(shù)理論知識(shí)的理解，拓展了理論知識(shí)。有哪些提高、不足 提高：我認(rèn)為在這次實(shí)驗(yàn)課中，我最大的收獲是不僅學(xué)會(huì)了完成實(shí)驗(yàn)，還能夠發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題。通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)說明進(jìn)行軟件操作，增強(qiáng)了我的學(xué)習(xí)能力，解決問題的能力。讓我深刻認(rèn)識(shí)到學(xué)以致用的重要性。加深了我對(duì)理論課程的認(rèn)識(shí)，如微波傳輸線、史密斯圓圖應(yīng)用、微波匹配的概念等，擴(kuò)展了知識(shí)的深度和廣度。不足：細(xì)心程度不夠，實(shí)驗(yàn)5的結(jié)果出現(xiàn)了問題，在實(shí)驗(yàn)過程中不小心改變了元件的長度導(dǎo)致發(fā)生了頻偏，實(shí)驗(yàn)8的過程中因沒有看到僅對(duì)長度進(jìn)行優(yōu)化而對(duì)寬度也進(jìn)行了優(yōu)化，未能符合要求，但是及時(shí)發(fā)現(xiàn)了問題，并認(rèn)真改正。對(duì)本課程的建議、意見通過本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，我在學(xué)習(xí)態(tài)度和能力上都有了一定的提高，面對(duì)問題時(shí)得到了老師的耐心講解，十