《電磁場與微波技術實驗教程》課件第3章

實驗1傳輸線波形演示及圓圖應用

實驗2MicrowaveOffice軟件系統(tǒng)介紹及應用

實驗3螺旋電感的電磁分析

實驗4集總元件濾波器

實驗5功率分配器

實驗6阻抗變換器

實驗7阻抗調配器

實驗8微波低通濾波器第3章微波電路CAD一、實驗目的

(1)了解傳輸線上各種波形的形成及傳輸特點。

(2)掌握圓圖的構成及計算應用。實驗1傳輸線波形演示及圓圖應用

二、實驗設備

本實驗采用傳輸線理論CAI軟件進行。該軟件為實驗室自行開發(fā)、設計的計算機輔助教學軟件，分為傳輸線波形演示和圓圖應用兩大部分。

傳輸線理論CAI軟件主界面如圖3.1.1所示。圖3.1.1傳輸線理論CAI軟件主界面三、實驗內容

1.波形演示

1)入射演示

任選一種工作參數(全反射、匹配或任意狀態(tài))，觀察傳輸線上入射電壓(U+)、入射電流(I+)的形成過程；觀察各點的電壓、電流的旋轉向量及其分布特點，注意觀察波前與電源相角的關系；定點觀察傳輸線上某點的入射波變化情況。

2)反射演示

負載分別設為全反射、匹配以及任意狀態(tài)時，觀察傳輸線上反射電壓(U－)、反射電流(I－)的形成過程，比較二者的相位關系；比較反射波(U－、I－)與入射波(U+、I+)之間的相位關系，注意觀察傳輸線末端的反射情況。

3)駐波演示

設定負載為全反射(開路、短路或純電抗)狀態(tài)，觀察傳輸線上駐波電壓(U)、電流(I)的形成過程，比較二者的分布情況；觀察駐波(U、I)與反射波(U－、I－)、入射波(U+、I+)之間的相互關系。圖3.1.2所示為電壓入射波(U+)、反射波(U－)及駐波(U)的波形圖。圖3.1.2駐波波形演示圖

2.圓圖應用

1)經典例題

例3.1.1

已知傳輸線的特性阻抗Z0=300Ω，終端負載阻抗ZL=180+j240Ω。求反射系數Γ及駐波比ρ。

計算步驟：

(1)計算歸一化負載阻抗值，，在圓圖上找到對應阻抗點Z。

(2)經過Z點的等反射系數圓與實軸(純電阻線)右半段相交，交點的歸一化電阻值即為駐波比，即ρ=3。

(3)計算反射系數的模，；反射系數的相角由圓圖得，Φ=90°。

例3.1.2

已知傳輸線的特性阻抗Z0=50Ω，終端負載阻抗ZL=100+j50Ω。求距離終端0.2λ處的輸入阻抗Zin。

計算步驟：

(1)計算歸一化負載阻抗值，，在圓圖上找到對應阻抗點Z。

(2)由Z點沿等反射系數圓順時針(向電源方向)旋轉0.2電長度，即得輸入阻抗點Zin，為歸一化值，再乘以Z0即得實際輸入阻抗值。

例3.1.3

已知傳輸線的特性阻抗Z0=240Ω，終端接負載時的駐波比ρ=3，第一個電壓波節(jié)點與終端的間距D=0.42λ。求終端負載阻抗ZL。

計算步驟：

(1)在圓圖的實軸右半段，找到R=3處，即駐波比值，對應于電壓波腹點。

(2)由該點沿等反射系數圓旋轉180°，即為電壓波節(jié)點。

(3)再由波節(jié)點沿等反射系數圓逆時針(向負載方向)旋轉0.42電長度，即得負載阻抗點Z，為歸一化值，再乘以Z0即得負載阻抗ZL。

例3.1.4

已知傳輸線終端分別為開路、短路及接負載時，其輸入阻抗依次為Zin1=－j25Ω，Zin2=j100Ω，Zin3=25－j40Ω。求傳輸線的特性阻抗Z0及終端負載阻抗ZL。

計算步驟：

(1)特性阻抗為，則歸一化輸入阻抗為，在圓圖上找到輸入阻抗點Zin。

(2)短路時的，圓圖上短路點對應的電長度為0.18，即輸入阻抗點距離終端0.18λ。

(3)由輸入阻抗點Zin沿等反射系數圓逆時針(向負載方向)旋轉0.18電長度，即得負載阻抗點Z，為歸一化值，再乘以Z0即得負載阻抗ZL。

2)單枝節(jié)匹配

例3.1.5

已知傳輸線的特性阻抗Z0=200Ω，終端負載阻抗ZL=100+j250Ω，利用短路單枝節(jié)對負載進行匹配。求枝節(jié)與負載的間距d及枝節(jié)長度l。

計算步驟(見圖3.1.3)：

(1)計算歸一化負載阻抗值，，在圓圖上找到阻抗點Z。

(2)由Z點沿等反射系數圓旋轉180°得到導納點Y，對應電長度為0.4λ。

(3)由Y點沿等反射系數圓順時針旋轉，與的匹配圓(棕色圓)相交，所轉過的電長度即為枝節(jié)的間距d(用紅色線表示)。有兩個匹配點：，。

上匹配點對應的電長度為0.186λ，則d1=(0.5－0.4+0.186)λ=0.286λ。

下匹配點對應的電長度為0.314λ，則d2=(0.5－0.4+0.314)λ=0.414λ。

(4)上匹配點的虛部取負，為－j1.9，也就是短路枝節(jié)的輸入阻抗值，對應的電長度為0.327λ，則枝節(jié)長度(用藍色線表示)就等于由短路導納點(對應電長度為0.25λ)順時針轉到輸入阻抗點的電長度，即l1=(0.327－0.25)λ=0.077λ。

同理，下匹配點的虛部取負，為j1.9，對應的電長度為0.173λ，則枝節(jié)長度為l2=(0.25+0.173)λ=0.423λ。圖3.1.3單枝節(jié)匹配示意圖

3)雙枝節(jié)匹配

例3.1.6

已知傳輸線的特性阻抗Z0=50Ω，終端負載阻抗ZL=100+j50Ω，利用短路雙枝節(jié)對負載進行匹配。設終端與相鄰枝節(jié)A的間距L=0.12λ，A、B兩枝節(jié)間距d=λ/8。求兩枝節(jié)的長度。

計算步驟(見圖3.1.4，圓圖中紅色圓為的匹配圓，藍色圓為匹配圓逆時針旋轉90°(即λ/8)后得到的輔助圓)：

(1)計算歸一化負載阻抗值，，在圓圖上找到阻抗點A。由A點沿等反射系數圓旋轉180°，得到導納點B。圖3.1.4雙枝節(jié)匹配示意圖

(2)由B點沿等反射系數圓(黑線)順時針旋轉0.12電長度，得到C點。由C點沿等電導圓(黃色)順時針旋轉，與輔助圓(藍色)相交于D點和E點，即有兩組解。各點阻抗值分別為

取交點D，則枝節(jié)A的輸入阻抗為，對應的電長度為0.45λ，從而枝節(jié)長度為lA1=(0.45－0.25)λ=0.2λ。取交點E，則枝節(jié)A的輸入阻抗為

，對應的電長度為0.151λ，從而枝節(jié)長度為lA2=(0.25+0.151)λ=0.401λ。

(3)由D點沿等反射系數圓(黑線)順時針旋轉，交匹配圓(紅色)于F點。F點的虛部為0.77，則枝節(jié)B的輸入阻抗值為jB2=－j0.77，對應的電長度為0.396λ，從而枝節(jié)長度為lB1=(0.396－0.25)λ=0.146λ。

同理，由E點沿等反射系數圓(黑線)順時針旋轉，交匹配圓(紅色)于G點。G點的虛部為－2.8，則枝節(jié)B的輸入阻抗值為jB4=j2.8，對應的電長度為0.195λ，從而枝節(jié)長度為lB2=(0.25+0.195)λ=0.445λ。一、實驗目的

(1)熟悉MicrowaveOffice軟件的設計環(huán)境及基本操作。

(2)掌握MicrowaveOffice軟件的具體應用、設計流程。實驗2MicrowaveOffice軟件系統(tǒng)介紹及應用二、實驗設備

本實驗采用MicrowaveOffice軟件。MicrowaveOffice軟件由AWR公司開發(fā)，是進行射頻、微波電路設計及研究的主流專業(yè)軟件，可以對各種射頻模塊電路、單片微波集成電路(MMIC)、多層印制電路板(PCB)等進行高效的設計和分析；其VSS套件還可以設計完整的端對端的通信系統(tǒng)，并支持硬件半實物仿真。該軟件界面直觀，基于統(tǒng)一的設計平臺，整合多種仿真工具，兼具開放性和交互性，是進行微波電路的理論研究和工程研發(fā)的強有力工具，在通信、電子、半導體、航天等領域都有廣泛的應用。

1.軟件設計環(huán)境

1)主菜單與工具條

主菜單在軟件主窗口的頂部，包括File、Edit、Project等下拉菜單。

工具條在主菜單的下一行，包括一些常用選項。將光標放在任意圖標上，在主窗口的底部左側會顯示該圖標的說明。

主窗口的左側為瀏覽頁，左側底部是各瀏覽頁的標簽，共三種。單擊標簽，即可打開相應的瀏覽頁。右側上部空白窗口為繪圖工作區(qū)，下半部為狀態(tài)窗口。

2)工程瀏覽頁

單擊主窗口左下方的Project標簽即可激活工程(Project)瀏覽頁，包括工程的全部選項，為分層結構，如圖3.2.1所示。

圖3.2.1Project瀏覽頁

3)元件瀏覽頁

單擊主窗口左下方的Elements標簽即可激活元件(Elements)瀏覽頁，如圖3.2.2所示。元件瀏覽頁分上、下兩部分。上半部分是垂直排列、可展開的元器件總表，類似于窗口瀏覽器。各種元件分類排列，包括線性元件、非線性元件、集總元件、微帶線、帶狀線、傳輸線、信號源、元件數據庫以及測量儀器等。下半部分是具體的元件模型。

繪制原理圖時，首先在元件瀏覽頁上半部分選擇元件類別，然后在下半部分選擇具體的元件模型，并向右側繪圖區(qū)拖放，即可在原理圖中添加元件。圖3.2.2Elements瀏覽頁

4)布線瀏覽頁

單擊主窗口左下方的Layout標簽即可激活布線(Layout)瀏覽頁，如圖3.2.3所示。

布線瀏覽頁的上半部分包括以下幾個選項：

(1)LayerSetup:雙擊Default項，彈出DrawingLayerOptions對話框，對繪圖層進行編輯，包括與繪圖相關的各項設置，如圖3.2.3(a)所示。

(2)LayoutOptions:雙擊該項可打開一個對話框，對布線的相關選項進行編輯，如圖3.2.3(b)所示。

(3)CellLibraries：可生成、導入布線元件。元件庫可按GDSⅡ或DXF格式輸入。新元件可在繪圖編輯器中生成，并在此激活。

(4)LayoutCells：包括各種已有的布線單元。雙擊該項后，布線單元顯示在布線瀏覽頁的下半部分。

圖3.2.3Layout瀏覽頁

2.基本操作

1)工程部分

一個工程包括所有在仿真過程中用到的成分及其設置，如電路原理圖、電磁結構圖、測量圖、變量、工作頻率等，也包括此工程內不同項目的層次關系。工程內大多數項目都可以通過在工程瀏覽頁內雙擊該項目圖標來編輯。

(1)創(chuàng)建及保存新工程。從主菜單中選擇File＼NewProject命令，創(chuàng)建一個新工程；再選擇File＼SaveProjectAs命令，自選保存路徑并重新命名工程。本軟件工程是以*.emp文件格式保存的，一次只能載入一個工程文件。單個工程可包含多個原理圖及多個電磁結構圖、測量圖、注釋等。啟動軟件后，一個未命名的空白工程將被載入，也可以按用戶需要自定義啟動一個工程。

(2)設置工程單位。從主菜單中選擇Options＼ProjectOptions命令，再選擇GlobalUnits頁，即可更改工程的全局默認單位。若采用公制單位，需勾選“MetricUnits”框，英制單位不用選。單位改變不會影響參數的值。

2)原理圖部分

工程瀏覽頁中的CircuitSchematics組包括兩種文件：Schematic和Annotations。

Schematic：電路原理圖。工程的每個原理圖在CircuitSchematics組里都有相應的原理圖項。

Annotations：注釋。

(1)添加原理圖。

在工程瀏覽頁中右鍵單擊CircuitSchematics組，會出現以下選項：

①New：創(chuàng)建空白原理圖。

②Import：導入文件，即將某文件復制并作為本工程的永久文件。其中，原理圖文件的擴展名為*.SCH,網表文件為*.NET。

③Link：鏈接文件，能處理文件但不復制到工程中。該文件必須始終適于工程讀取，當其他用戶更新該文件時，允許當前工程保留數據不變。

(2)編輯原理圖。

在工程瀏覽頁的CircuitSchematics組中，單擊右鍵選擇Options項，則顯示一個CircuitOptions對話框，該對話框包括以下幾項：

①HarmonicBalance頁：設置諧波平衡模擬器，包括NumberofHarmonics(諧波數目)、IterationSettings(迭代設置)、Convergence(收斂標準)和采樣數目等選項。

②CircuitSolvers頁：設置電路求解器。

(3)添加元件。

創(chuàng)建空白原理圖后，單擊主窗口左下方的“Elements”標簽，激活元件瀏覽頁。在瀏覽頁上部是所有的元器件總表，選中任意元件組；下半部分則列出具體元件，選中所需項并拖放至原理圖中即可添加該元件。

①添加端口。

方法1：通過主菜單。選中原理圖，從主菜單中選擇Draw＼AddPort命令，或在工具條中單擊Port按鈕，將所選項放入原理圖中。

方法2：通過元件瀏覽頁。在Elements瀏覽頁的上方選擇Ports組，下方則顯示不同應用的端口列表，選中所需項并拖放至原理圖中。

②添加支路元件。

方法1：通過主菜單。選中原理圖，從主菜單中選擇Draw＼AddSubcircuit命令，或在工具條中單擊“Sub”按鈕；從對話框列表中選擇數據源的名稱；在GroudingType項設置支路的接地方式，其中，Normal為端口內部定義接地，ExplicitGroudNode表示添加一個為所有端口定義的公共接地點，BalancedPorts表示每個端口有各自的接地點。單擊“OK”按鈕，退出對話框，將所選項放入原理圖中。

方法2：通過元件瀏覽頁。在元件瀏覽頁的上方選擇Subcircuits組，下方則顯示所有可用于支路的項目列表，選中所需項并拖放至原理圖中。③添加連線。

添加連線的方法：將光標放在一個節(jié)點上，光標變成線圈時，左鍵單擊此處以確定連線的起點；將光標移動到需轉彎的地方，再次單擊左鍵，標出轉折點；當光標移動到另一元件節(jié)點上或另一連線頂端時，單擊左鍵，結束該連線。中途放棄可按Esc鍵。

④復制與粘貼。

選中任意元件、端口以及連線等，依次按Ctrl+C、Ctrl+V，可以將其復制并粘貼到原理圖中，或者作為源文件粘貼到Word、PPT等文檔程序中。

⑤添加數據文件。

在工程瀏覽頁中，右鍵單擊DataFiles項，可選擇導入數據文件?？梢詫參數作為Ⅳ數據文件添加。

(4)編輯元件。

在原理圖中雙擊元件符號，打開ElementOptions對話框，可編輯與元件屬性相關的全部參數。

①ElementOptions對話框。

ElementOptions對話框包括Parameters頁、Statistics頁、Display頁、Symbol頁及Layout頁等。

Parameters頁用于設置元件參數，包括Name(名稱)、Value(數值)、Unit(單位)、Tune(調諧)、Opt(優(yōu)化)、Limit(受限)、Lower(下限)、Upper(上限)、Description(文字描述)等選項，如圖3.2.4所示。圖3.2.4Parameters頁

Statistics頁用于顯示元件狀態(tài)，包括Name(名稱)、Use(激活)、Opt(優(yōu)化)、ln％(誤差)、Distribution(誤差分布形式)等選項，如圖3.2.5所示。誤差分布形式中Uniform為平均分布，Normal為高斯分布。圖3.2.5Statistics頁②端口編輯。

Port(端口)編輯與普通元件的編輯相同，雙擊則彈出ElementOptions對話框。在對話框的Port頁中，可更改端口類型，將其設置為Source(源)或Termination(終端)，并指定其他的相關屬性。

③支路編輯。

支路作為普通元件進行編輯。雙擊支路符號，彈出ElementOptions對話框。在對話框的Groud頁中，可以設置支路的接地類型。

3)線性仿真

線性模擬器采用節(jié)點分析來仿真一個電路的特性，適用于元件可由導納矩陣描述的電路，如低噪聲放大器、濾波器、耦合器等；生成的典型測量項為Gain(增益)、Stability(穩(wěn)定性)、NoiseFigure(噪聲指數)、Reflection

Coefficient(反射系數)、NoiseCircles(噪聲周期)和GainCircles(增益周期)等。

線性模擬器可以快速、有效地仿真線性電路。線性模擬器的一個特征就是進行實時調節(jié)，調節(jié)的同時就可以看到仿真的結果，還能進行優(yōu)化(Opitimize)及成品率(Yield)分析。

4)非線性仿真

非線性仿真采用諧波平衡法或Volterra級數源來激勵電路。對一個非線性電路，諧波平衡分析與Volterra級數分析是無法互換的求解方法。諧波平衡法常用于功率放大器、混頻器、倍頻器等非線性電路，而Volterra級數法是一種線性算法，最適于弱非線性電路，如工作在低于1dB壓縮點的放大器。

(1)諧波平衡。

諧波平衡仿真用于測量電路的端口激勵，這是其與線性分析的主要區(qū)別。諧波平衡仿真要求添加一個端口，并規(guī)定功率、頻率等參數?？梢远x單個及多個激勵端口，以產生單頻及多頻分析。原理圖中的諧波平衡源一經確定，執(zhí)行仿真時將自動調用諧波平衡模擬器。

(2)單頻分析。

單頻諧波平衡分析包括在基本頻率點、基本頻率的整數倍以及在直流點進行電路的仿真，要求確定基本頻率及諧波的總數。

(3)多頻分析。

雙頻及三頻諧波平衡仿真用于確定在不同基本頻率激勵時電路的輸出。雙頻諧波平衡分析適合混頻器等電路，一個頻率用于仿真本地振蕩，另一個頻率用于射頻輸入。三頻諧波平衡分析可用于測量混頻器的互調失真(IntermodulationDistortion)，兩個頻率用于射頻信號，第三個作為本地振蕩來驅動混頻器。

(4)非線性測量。

在時域、頻域均可創(chuàng)建非線性測量，并有完整的設置，包括大信號S參數、功率、電壓及電流。因為諧波平衡仿真在每一個諧波上的掃頻功率及頻率上都能進行，這就需要確定級數來固定掃頻參數。AddMeasurement對話框可顯示各級數的詳細值。

5)電磁仿真

電磁仿真利用麥克斯韋方程來計算物理幾何模型的響應。由于可以仿真各種任意結構并提供很精確的結果，這種電磁仿真是比較理想的。另外，由于使用基本方程來計算響應，電磁仿真不受電路模型中的許多約束條件的限制。電磁仿真的一個局限性是計算時間較長，仿真耗時按問題大小的指數倍增長，因此減少問題的復雜性很重要，從而能及時得到結果。

電磁仿真與電路仿真對于電路設計是互補的技術，二者結合起來使用，可以解決很多設計問題。本軟件的電磁模擬器，即電磁視圖(EMSight)，可以仿真平面三維結構，包括多種金屬及電介質層，以及各層及地之間的連接通道。電磁視圖在頻域采用Galerkin矩量法(MoM)，是分析微帶線、帶狀線、共面結構以及各種任意介質的極其精確的方法。

6)布線圖

布線圖是原理圖的物理示意圖。在設計電路之后，重要的是如何顯示布線圖，以便進行加工生產。由于電路響應取決于構成電路的幾何形狀，因此布線圖是高頻電路設計及仿真的一個重要部分。

本軟件布線圖采用先進的面向對象的設計數據庫，其原理圖與布線圖的創(chuàng)建是緊密結合的。在電路圖中的每一個電器元件都可以指定一個布線表示式，即制版單元(ArtworkCell)，該制版單元可以為該元件建立實際的布線對象。布線圖實際上就是原理圖的另一種視圖，在原理圖中的任何改動，都將自動且立即在布線圖中更新。這樣，在執(zhí)行仿真前省去了復雜的設計同步及返回注解的需要。

7)傳輸線計算器——TXLine

TXLine(傳輸線計算器)是MicrowaveOffice軟件自帶的軟件包，可以對傳輸線的電特性和物理特性進行轉換計算，包括微帶線、帶狀線、同軸線等多種結構。

由軟件的主菜單選擇Tools＼TXLine，即可啟動TXLine，界面如圖3.2.6所示。TXLine界面上方的標簽為不同結構的傳輸線，依次為微帶線(Microstrip)、帶狀線(Stripline)、共面線(CPW)、接地共面線(CPWGround)、同軸線(RoundCoaxial)、隙狀線(Slotline)、耦合微帶線(CoupledMSLine)以及耦合帶狀線(CoupledStripline)。圖3.2.6中所示為微帶線標簽頁。圖3.2.6TXLine界面圖三、實驗內容

1.整流器非線性分析

設計一個簡單的二極管整流器電路，并進行非線性分析及調節(jié)。

實驗前，先在本機新建一個文件夾，并以自己的學號命名(如E:＼02991001)。

實驗步驟如下：

(1)創(chuàng)建新工程。

①啟動MicrowaveOffice軟件，默認為打開一個未命名的新工程。

②從主菜單中選擇File＼SaveProjectAs命令，選擇保存路徑為自建的文件夾，工程名稱取為Ex2a.emp，單擊“保存”按鈕。

(2)創(chuàng)建新原理圖。

①從主菜單中選擇Project＼AddSchematic＼NewSchematic命令。

②在彈出的對話框中輸入原理圖名稱Rectifier，左鍵單擊“OK”按鈕。

(3)激活元件瀏覽頁。

在主窗口左側下方，左鍵單擊Elements標簽，激活元件瀏覽頁。

(4)放置原理圖元件。

①在元件瀏覽頁上方，左鍵單擊Nonlinear前的+號,展開元件路徑，選擇Diode項。

②在元件瀏覽頁下方，選擇元件SDIODE，左鍵選中元件符號并向右側原理圖內拖動，此時會出現一個鏡像符號。

③放開左鍵，鼠標移至適當位置，單擊左鍵放置元件。

(5)旋轉元件。

①左鍵單擊＋號展開LumpedElement組，選擇Resistor項；在元件瀏覽頁下方，左鍵選中元件RES并向右側原理圖內拖動；放開左鍵后先不放置，單擊右鍵將元件旋轉90°，緊靠著放在二極管右側。

②重復以上步驟，從Sources組中選AC項，在元件瀏覽頁下方選擇元件ACVS，放置在二極管左側。

注：不同元件引腳重疊放置后，出現綠色方塊標示，即表示引腳之間已自動連接。

(6)完成電路圖。

①將光標放在元件引腳的×上，光標變成線軸表示已處在引腳上；單擊左鍵開始連線，移動鼠標到另一引腳，再單擊左鍵確定?！翍撟兂删G圓圈，表示已連接。

②左鍵選中MeasDevice組，在元件瀏覽頁下方選擇儀表V_METER，放置并連接。

③從Interconnects組中選擇GND項，添加到原理圖；添加連線完成原理圖。

注：繪圖過程中多余的元件、連線，都可通過主菜單Edit＼Delete刪除。

(7)編輯模型參數值。

①左鍵雙擊原理圖中的任意元件符號，可編輯參數值。

②雙擊元件RES，彈出ElementOptions對話框。

③在Parameters頁中編輯元件的ID，將R1改為Rload；再將電阻的Value設置為50(歐姆)；然后單擊“確定”按鈕。

④重復以上步驟，瀏覽元件ACVS的各項設置。圖3.2.7整流器電路模型

(8)設置仿真頻率。

①單擊Project標簽，回到工程瀏覽頁。

②從主菜單中選擇Options＼ProjectOptions命令，或者在左側工程瀏覽頁內直接雙擊ProjectOptions項，彈出ProjectOptions對話框。

③在Frequencies頁設置工作頻率：將右下角的Unit項設置為MHz；勾選SiglePoint項，輸入500(MHz)；單擊“Apply”按鈕，則在左側CurrentRange欄顯示當前頻率范圍。

④單擊“確定”按鈕。

(9)添加圖表。

①從主菜單中選擇Project＼AddGraph命令，或在工具條中單擊“AddNewGraph”按鈕。

②在彈出窗口的NewGraph中選擇Rectangular項；單擊“OK”按鈕，添加Graph1。

(10)添加測量項。

在左側工程瀏覽頁中選擇Graph1項，單擊右鍵選擇AddMeasurement項。

(11)分析電路。

從主菜單中選擇Simulate＼Analyze命令，對Graph1的測量項進行分析，結果如圖3.2.8(a)所示。圖3.2.8測量結果(a)電壓波形；(b)電流頻譜

(12)觀察輸出頻譜。

重復步驟(9)~(11)，添加一個頻譜分析圖Graph2，將測量項由Vtime改為Vharm，結果如圖3.2.8(b)所示。

(13)電路的非線性調節(jié)。

①從主菜單中選擇Window＼Rectifier命令，將原理圖激活為當前窗口。

②從主菜單中選擇Simulate＼TuneTool命令，將鼠標移至原理窗，此時會出現一個調節(jié)工具符號，能將元件參數設置為可調的。

③用該工具選中原理圖中ACVS的1V，RES的50Ω。

注：每個可調節(jié)的參數顯示為藍色，并在VariableTuner窗創(chuàng)建一個滑動條；與此同時，ElementOptions對話框內的Tune項也會自動同步勾選。

④從主菜單中選擇Simulate＼Tune項，打開VariableTuner窗，可進行實時調節(jié)仿真，即改變元件數值的同時就能在測量圖中看到調節(jié)的效果。

⑤在VariableTuner窗中調節(jié)Mag(電壓)、R(電阻)參數，在Graph1(時域)、Graph2(頻域)中觀察相應的波形變化。

(14)編輯圖表。

圖表的名稱、字體、顏色等都可以自行設定，一般取默認值。

用Edit＼AlltoClipboard命令，可將圖表復制到剪貼板，以方便粘貼到Word、PPT等文檔中，做進一步編輯處理。

(15)保存工程。

從主菜單中選擇File＼Save或File＼SaveAs命令，保存工程。

2.放大器非線性分析

設計一個簡單的放大器電路，并進行非線性分析及調節(jié)。

實驗前，先在本機新建一個文件夾，以自己的學號命名(如E:＼02991001)。

實驗步驟如下:

(1)創(chuàng)建新工程。

①啟動MicrowaveOffice軟件，默認為打開一個未命名的新工程。

②從主菜單中選擇File＼SaveProjectAs命令，保存路徑為自建的文件夾，工程名稱取為Ex2b.emp，單擊“保存”按鈕。

(2)創(chuàng)建新原理圖。

①從主菜單中選擇Project＼AddSchematic＼NewSchematic命令。

②在彈出的對話框中輸入原理圖名稱Amp，左鍵單擊“OK”按鈕。

(3)激活元件瀏覽頁。

在主窗口左側下方，左鍵單擊Elements標簽，激活元件瀏覽頁。

(4)添加元件。

①在元件瀏覽頁上方，左鍵單擊Nonlinear前的＋號，展開非線性庫，選擇FET項。

②在元件瀏覽頁下方，左鍵選中元件Tom1，并向原理圖內拖動、放置元件。

③分別添加一個2V的DCVS(直流電壓源)，兩個1pF的電容和一個100nH的電感。

(5)添加非線性端口。

①在元件瀏覽頁上方，展開Ports＼HarmonicBalance項；在元件瀏覽頁下方，選擇諧波平衡端口元件PORT1，單擊“添加”按鈕，將其作為輸入端口；將Pwr設置為-40dBm；再利用TuneTool工具將其設置為可調節(jié)的。

②在元件瀏覽頁上方，選擇Ports項；在元件瀏覽頁下方，選擇元件PORT，單擊“添加”按鈕，將其作為輸出端口。

最終原理圖如圖3.2.9所示圖3.2.9放大器電路模型

6)添加圖表。

①從主菜單中選擇Project＼AddGraph命令，或在工具條中單擊“AddNewGraph”按鈕。

②在彈出的窗口中選擇Rectangular項；單擊“確定”按鈕，添加Graph1。

(7)添加測量項。

在左側工程瀏覽頁中選擇Graph1項，單擊右鍵選AddMeasurement項。

(8)分析電路。

單擊工具欄中的Analyze圖標，即可顯示Graph1的分析結果，如圖3.2.10所示。圖3.2.10放大器測量結果

(9)觀察功率輸出頻譜。

①重復步驟(6)~(8)，添加一個頻譜分析圖Graph2。

②其他項不變，將MeasurementType欄改為Nonlinear＼Power；將Measurement欄改為Pharm。

(10)調節(jié)輸入功率電平。

①從主菜單中選擇Simulate＼Tune命令，激活調節(jié)器。

②調節(jié)Pwr參數滑塊，在Graph1(時域)、Graph2(頻域)觀察相應的波形變化。

(11)保存工程。

從主菜單中選擇File＼Save或File＼SaveAs命令，保存工程。一、實驗目的

掌握電磁結構模型的建模方法，了解電流分布特點。

二、實驗設備

MicrowaveOffice軟件(軟件介紹見實驗2)。實驗3螺旋電感的電磁分析三、實驗內容

設計一個螺旋電感，畫出電磁結構圖；進行電磁模擬分析，觀察二維及三維的電流分布。

實驗步驟如下：

(1)創(chuàng)建新工程。

①啟動MicrowaveOffice軟件，默認打開一個未命名的新工程。

②從主菜單中選擇File＼SaveProjectAs命令，保存路徑為自建的文件夾，工程名稱取為Ex3.emp，單擊“保存”按鈕。

(2)創(chuàng)建新電磁結構圖。

①從主菜單中選擇Project＼AddEMStructure＼NewEMStructure命令。

②在對話框中輸入名稱Spiral，Simulator項選擇AWREMSightSimulator(電磁視圖仿真器)，Initialization項選擇FromLPF，單擊“Create”按鈕，右側即出現Spiral繪圖窗。

(3)設置單位。

從主菜單中選擇Options＼ProjectOptions命令，選擇GlobalUnits標簽頁，將長度單位設置為mm。

(4)設置邊界尺寸及介質層。

①在工程瀏覽頁的EMStructure＼Spiral目錄下，雙擊Enclosure項，彈出ElementOptions對話框。

②定義邊界。在Enclosure標簽頁輸入邊界尺寸：X_Dim＝320，Y_Dim＝320，Grid_X＝[JP]10，Grid_Y＝10。

③定義介質層。不要關閉ElementOptions對話框，選擇DielectricLayers標簽頁，將Layer1依次設為4、Air、1；選擇Layer1，單擊“Insert”按鈕，新生成Layer2，將該層數值設為20、Air、1(注：若已有Layer3，則不用添加介質層，將Layer2的Thickness設置為20即可)。

④全部完成后，單擊“確定”按鈕，關閉ElementOptions對話框。

(5)創(chuàng)建三維視圖。

①從主菜單中選擇View＼ViewEM3DLayout命令，或直接在工具條中單擊相應圖標，觀察模型的三維視圖。

②從主菜單中選擇Window＼TileVertical命令，2D和3D的模型將同時顯示。

(6)繪制螺旋電感。

①將二維視圖重新激活為當前窗口。單擊左下角的Layout標簽，進入布線瀏覽頁。

②選擇介質層。在EMLayer項選3，Material項選PerfectConductor，結構屬性選Conductor。

③繪制。從主菜單中選擇Draw＼Polygon命令，將鼠標移入右側繪圖區(qū)，以光標+號的中心為準，在繪圖邊界的最左側邊緣單擊左鍵，確定螺旋電感的起點，即第1個頂點；移動鼠標，在每個頂點處單擊左鍵，依次繪制，最后回到初始的第1個頂點，單擊鼠標，完成圖形。

④雙擊螺旋電感，單擊藍色菱形符號可修改其尺寸、形狀。

(7)繪制輸出線。

保持布線瀏覽頁各個選項不變，從主菜單中選擇Draw＼Rectangle命令，將光標移動至螺旋電感的右側，單擊左鍵并同時向右下方拉開，繪制一個矩形導體，即輸出線，再拖動至邊界的右邊緣。

(8)添加邊緣端口。

①在螺旋體上單擊左鍵，選中該元件；從主菜單中選擇Draw＼AddEdgePort命令，將鼠標移動到螺旋電感與邊界的交接處，當光標顯示出端口的外形時，單擊左鍵確定添加。

②相同步驟，在輸出線右端設置另一個邊緣端口，模型如圖3.3.1所示。圖3.3.1Layer3模型

(9)繪制電橋。

①選擇介質層。在布線瀏覽頁內，EMLayer項選2，Material項選PerfectConductor，結構屬性選Conductor。

②繪制。從主菜單中選擇Draw＼Rectangle命令，在圖中單擊左鍵并拉開，繪制一個連接螺旋體與輸出線的矩形導體，即電橋。

(10)添加連接通路。

①選擇介質層。布線瀏覽頁的其他項不變，結構屬性改選Via，Extend為1。

②繪制。從主菜單中選擇Draw＼Rectangle命令，在圖中單擊左鍵并拉開，在電橋的兩端各繪制一個小矩形，即連接通路(用于將不同層的模型連接起來)。

③全部模型如圖3.3.2所示。激活三維視圖，檢查模型是否正確繪制。圖3.3.2全部模型

(11)設置工作頻率。

單擊界面左下角的Project標簽，回到工程瀏覽頁；雙擊ProjectOptions項，在彈出對話框的Frequencies頁設置：單位為MHz，Start為400，Stop為800，Step為100；單擊“Apply”按鈕，再單擊“確定”按鈕。

(12)分析電路。

從主菜單中選擇Simulate＼Analyze命令，分析電路。

(13)觀察動態(tài)電流分布。

①添加注釋。選擇工程瀏覽頁的EMStructures＼Spiral項，在Spiral上單擊右鍵，選擇AddAnnotation，在彈出窗口中設置：MeasurementType選PlanarEM，Measurement選EM_CURRENT，EMDataSource選Spiral，去掉ShowCurrentDirections前的選勾，其他項保持不變，單擊“確定”按鈕。

②激活三維視圖為當前窗口，即可看到靜態(tài)的電流分布，顏色表示電流的強弱。單擊從工具欄中的AnimatePlay圖標，觀察動態(tài)電流分布；單擊AnimateStop圖標，停止動態(tài)演示。

觀察過程中，利用鍵盤右側數字區(qū)的＋、－鍵，可以放大、縮小模型；單擊鼠標左鍵并移動，可以任意角度旋轉模型。

(14)觀察電場分布。

①展開工程瀏覽頁的Annotations＼Spiral節(jié)點，在其下的EM_CURRENT注釋項上單擊右鍵，選擇ToggleEnable，將電流顯示暫時關閉。

②添加新注釋。同步驟(13)中的①，在彈出窗口中設置：MeasurementType仍選PlanarEM，Measurement選EM_E_FIELD，EMDataSource選Spiral，LayerNumber選3，去掉ShowFieldDirections前的選勾，其他項保持不變，單擊“確定”按鈕，即可觀察第3層的電場分布情況；單擊AnimatePlay圖標，觀察動態(tài)電場分布，如圖3.3.3所示。

(15)保存工程。

從主菜單中選擇File＼Save或File＼SaveAs命令，保存工程。

四、實驗結果

實驗結果參考三維動態(tài)電流分布，見圖3.3.3。圖3.3.3三維動態(tài)電流分布圖一、實驗目的

掌握集總元件濾波器的設計及調節(jié)，掌握優(yōu)化電路的具體操作。

二、實驗設備

MicrowaveOffice軟件(軟件介紹見實驗2)。實驗4集總元件濾波器三、實驗內容

設計一個電感輸入式集總元件濾波器。已知L1＝L4＝

15nH，L2＝L3＝30nH，C1＝C3＝8pF，C2＝10pF，輸入、輸出端的特性阻抗均為50Ω，工作頻率為100MHz～

1000MHz。

①畫出原理圖，測量S11、S21參數(單位dB)與頻率的關系曲線。

②調節(jié)元件值L1、L4、C1、C3，觀察S參數的相應變化。

③優(yōu)化電路，使其滿足

f<500MHz時，S11<－17dB,S21>－1dB；

f>700MHz時，S21<－30dB。實驗步驟如下：

(1)創(chuàng)建原理圖。

①創(chuàng)建新工程，保存路徑為自建的文件夾，命名為Ex4.emp。

②創(chuàng)建電路原理圖，命名為lpf。從主菜單中選擇Options＼ProjectOptions命令，在彈出的對話框中選GlobeUnits頁，定義參數單位：MHz，nH，pF。

③繪制原理圖，從元件瀏覽頁的LumpedElement組選擇電感IND、電容CAP，再添加兩個端口PORT，添加連線及接地元件GND；給各元件重新賦值。原理圖如圖3.4.1所示。圖3.4.1初始原理圖

(2)添加圖表及測量項。

①設置工作頻率。在工程瀏覽頁雙擊ProjectOptions項，在彈出的對話框中選擇Frequencies頁，單位設置為MHz，Start設置為100，Stop設置為1000，Step設置為10。

②添加一個矩形圖，命名為Graph1。添加測量項：依次選Linear＼PortParameters，S，lpf，ToPortindex選1，FromPortindex選1，SweepFreq選Useforx-axis；左下方參數選擇mag，勾選dB；單擊“Apply”按鈕，即添加S11參數；其他項不變，將ToPortIndex改為2，即設置S21參數。

(3)測量。

單擊Analyze圖標，分析電路，測量S參數的特性曲線。

(4)調節(jié)。

先從工具條選TuneTool，將元件L1、L4、C1、C3的數值設置為可調的；再選擇Tune，調節(jié)各元件值，觀察

S參數的相應變化。

(5)優(yōu)化電路。

①設置優(yōu)化目標。

選擇工程瀏覽頁內的OptimizerGoals項，單擊右鍵，選擇AddOptGoal，彈出NewOptimizationGoal對話框；分3次添加優(yōu)化目標。

具體步驟如下：

設置S11＜－17dB：在Measurement欄中選擇S［1,1］項，在GoalType欄中選擇Meas<Goal，在Range欄中取Start為Min，Stop為500MHz，Goal為－17，其他項不變，單擊“OK”按鈕。

設置S21＞－1dB：在Measurement欄中選擇S［2,1］項，在GoalType欄中選擇Meas>Goal，在Range欄中取Start為Min，Stop為500MHz，Goal為-1，其他不變，單擊“OK”按鈕。

設置S21＜－30dB：在Measurement欄中選擇S［2,1］項，在GoalType欄中選擇Meas<Goal，在Range欄中取Start為Max，Stop為700MHz,Goal為－30，單擊“OK”按鈕。②定義變量。

從主菜單中選擇Draw＼AddEqution命令，在電路圖的任意空白處放置文本框，輸入Lin＝15；按相同步驟定義Cin＝8；再將L1、L4的15nH改為Lin，C1、C3的8pF改為Cin(此處僅更改元件數值，不更改ID名稱,大小寫應統(tǒng)一)。

③設置優(yōu)化參數。

從主菜單中選擇Simulate＼Optimize命令，右側區(qū)域即出現優(yōu)化窗口；單擊該界面左下角的Variables頁，勾選Lin、Cin以及L2、L3、C2的Optimizer項，即對這5個參數進行優(yōu)化調節(jié)。④執(zhí)行優(yōu)化。

選擇優(yōu)化窗口左下角的Optimizer頁；優(yōu)化方法選擇Random(Local)，最大迭代次數取5000；單擊“Start”按鈕，開始執(zhí)行優(yōu)化。

⑤優(yōu)化結束后，記錄最終的優(yōu)化結果：各元件值、變量值及曲線圖。四、實驗結果

期望測量結果如圖3.4.2所示。圖3.4.2濾波器特性一、實驗目的

熟悉TXLine軟件包的使用方法，掌握功率分配器的設計及調節(jié)方法。

二、實驗設備

MicrowaveOffice軟件(軟件介紹見實驗2)。實驗5功率分配器三、實驗內容

設計一個三端口等功率分配器，采用微帶線結構。已知輸入端的特性阻抗Z0＝50Ω，工作頻率f0＝3GHz；微帶線基片εr＝9.8，H＝1000μm，T＝1μm。功率分配器的拓撲結構如圖3.5.1所示，圖中，Z02、Z03的長度均為λp0/4。圖3.5.1功率分配器的拓撲結構

(2)計算微帶線尺寸。

啟動軟件，從主菜單中選擇Tools＼TXLine(傳輸線計算器)命令,再選擇Microstrip頁，輸入已知的各項參數，即可得到微帶線的實際尺寸。具體步驟如下：

①公共條件：在頁面上方左側的Dielectric項中選擇Alumina(εr＝9.8)，將下方左側的Frequency項設置為3GHz，將下方右側的Height項設置為1000μm，將Thickness項設置為1μm。

②在頁面下方左側的Impedance項中輸入電阻值，在ElectricalLength項中輸入電長度；單擊按鈕，即可算出微帶線的L(長度)、W(寬度)，將計算結果填入表3.5.1中。

(3)完成電路圖，測量各特性指標。

①創(chuàng)建新工程，保存路徑為自建的文件夾，命名為Ex5.emp。

②創(chuàng)建原理圖。所需元件為MLIN、MTRACE2、MTEE$、TFR、PORT、MSUB,依次設置單位、工作頻率(1.5GHz～4.5GHz，階長0.01GHz)，畫電路圖，添加圖表、測量項。全部完成后，分析電路，觀察所得曲線。

(4)調節(jié)電路。

調節(jié)電阻r(即元件TFR)的長度、寬度，使得在f0處，S11、S23盡可能地小，S21盡可能地接近－3dB；記錄最終的調節(jié)結果。四、實驗結果

期望測量結果如圖3.5.2所示。圖3.5.2功率分配器的測量結果參考電路模型(L、W值略)如圖3.5.3所示。圖3.5.3功率分配器的電路模型一、實驗目的

掌握阻抗變換器的設計及調節(jié)方法，了解不同設計方法的特點。

二、實驗設備

MicrowaveOffice軟件(軟件介紹見實驗2)。實驗6阻抗變換器

三、實驗內容

設計一個同軸線階梯阻抗變換器，使特性阻抗分別為Z01＝50Ω、Z02＝100Ω的兩段同軸線匹配連接。要求：變換器N＝2，工作頻率f0＝5GHz。已知同軸線的介質為RT/Duriod5880(εr＝2.16)，外導體直徑Do＝7mm，阻抗變換器的拓撲結構如圖3.6.1所示，圖中Z1、Z2為阻抗變換器，長度均為λp0/4，90deg(度)。

分別按以下方法設計:

方法1:最平坦通帶特性變換器(二項式)。

方法2:等波紋特性變換器(切比雪夫式)，反射系數模的最大值|Γ|m＝0.05。

確定阻抗變換器的結構尺寸，完成電路圖；測量|S11|(即反射系數模)與頻率的關系曲線；調節(jié)電路使其達到指標要求，并比較不同阻抗變換器的性能特點。圖3.6.1阻抗變換器的拓撲結構

(1)計算電路的特性阻抗、尺寸。

方法1：最平坦通帶特性變換器。

①計算阻抗值(手算)。計算公式為

將計算結果填入表3.6.1中。②計算同軸線尺寸。

啟動軟件，從主菜單中選擇Tools＼TXLine(傳輸線計算器)命令，再選擇RoundCoaxial頁，輸入已知的各個電參數，就可得到同軸線的實際尺寸。

具體步驟如下：

公共條件：在頁面上方左側的Dielectric項中選擇RT/Duriod5880(εr＝2.16)，將下方左側的Frequency項設置為5GHz，將下方右側的OuterDiameter(Do)項設置為7000μm。

在頁面下方左側的Impedance項中輸入電阻值，在ElectricalLength項中輸入電長度，單擊按鈕，即可算出同軸線的L(實際長度)、Di(內直徑)，將計算結果填入表3.6.1中。方法2：等波紋特性變換器。

計算公式為

Z1＝1.21Z01

Z2＝1.61Z01

將各參數分別輸入TXLine進行計算，并將計算結果填入表3.6.2中。

(2)完成電路圖，測量各特性指標。

①創(chuàng)建新工程，保存路徑為自建的文件夾，命名為Ex6.emp。

②創(chuàng)建原理圖。所需元件為COAXP2、PORT，依次設置單位、工作頻率(3GHz～7GHz，階長0.01GHz)，畫電路圖，添加圖表、測量項，全部完成后分析電路，觀察所得曲線。參考電路圖(L、Di值略)如圖3.6.2所示圖3.6.2阻抗變換器模型

(3)調節(jié)電路。

分別調節(jié)Z1、Z2的L及Di尺寸，使其達到指標要求。

比較不同阻抗變換器的指標：帶內波紋，工作頻帶f1～f2。四、實驗結果

期望測量結果如圖3.6.3所示。圖3.6.3阻抗變換器測量結果附：阻抗變換器理論及計算說明

當負載阻抗和傳輸線的特性阻抗不相等，或是連接兩段特性阻抗不同的傳輸線時，可以在其間接入一阻抗變換器，以獲得良好的匹配。本實驗采用的是由1/4波長傳輸線段組成的兩節(jié)階梯阻抗變換器。

方法1：最平坦通帶特性變換器。設計公式為

本實驗中，Z0＝Z01＝50Ω，ZL＝Z02＝100Ω，N＝2，將C20=1，C21=2代入設計公式，則

當n＝0時，

即

當n＝1時，

即

通帶邊緣

分數帶寬

則頻帶寬度

f2－f1＝Wq·f0＝0.489×5＝2.445GHz

從而得

f1＝3.778GHz

f2＝6.223GHz

方法2：等波紋特性變換器。

由式

得

secθm=1.96，θm＝1.04rad

從而得

所以

工作頻帶理論計算如下：

分數帶寬

則

f2－f1＝Wq·f0＝3.375GHz從而得

f1＝3.313GHz

f2＝6.688GHz

可見，此時的工作頻帶更寬。一、實驗目的

(1)掌握圓圖的匹配計算方法。

(2)掌握阻抗調配器的設計，對比不同電路結構的特點。

二、實驗設備

MicrowaveOffice軟件(軟件介紹見實驗2)。實驗7阻抗調配器

三、實驗內容

已知特性阻抗為Z0＝50Ω的無耗均勻傳輸線，終端接ZL＝25+j75Ω的負載，工作頻率為f0＝10GHz(即波長λ0＝30mm)。設計一個阻抗調配器，分別采用短路單枝節(jié)和短路雙枝節(jié)(兩枝節(jié)間距為λ0/8)，對傳輸線及負載進行匹配，用同軸線結構實現(微帶線結構為選做實驗)。單枝節(jié)匹配拓撲結構如圖3.7.1所示，雙枝節(jié)匹配拓撲結構如圖3.7.2所示。圖3.7.1單枝節(jié)匹配拓撲結構圖3.7.2雙枝節(jié)匹配拓撲結構實驗步驟如下：

(1)計算枝節(jié)的位置、長度。

利用傳輸線理論CAI軟件計算，取第二組解，算出各參數的實際值，填入表3.7.1和表3.7.2中。圓圖匹配的具體計算過程參見實驗1。

表3.7.1為同軸線結構(必做實驗)，實際值需手算。

表3.7.2為微帶線結構(選做實驗)。利用CAI軟件算出結果后，還需將各個數值輸入MicrowaveOffice軟件的TXLine，才能得到微帶線的實際尺寸，即寬度W、長度L。

(2)完成電路圖，測量各特性指標。

①創(chuàng)建新工程，保存路徑為自建的文件夾，命名為Ex7.emp。

②創(chuàng)建新原理圖。同軸線結構所需元件為COAX12、TLSCP(短路枝節(jié))、SRL、PORT和GND。微帶線結構所需元件為MLIN、MLSC(短路枝節(jié))、MTEE$、SRL、PORT、GND和MSUB(MSUB的各參數為εr＝9.8，H＝1000μm，T＝10μm)。

③依次設置單位、工作頻率(5GHz～15GHz，階長0.01)，畫電路圖，添加圖表、測量項，全部完成后分析電路，觀察所得曲線。參考電路圖如圖3.7.3和圖3.7.4所示。圖3.7.3同軸線模型(a)單枝節(jié)匹配圖；(b)雙枝節(jié)匹配圖圖3.7.4微帶線雙枝節(jié)匹配模型

(3)調節(jié)電路。

分別調節(jié)單枝節(jié)的位置、長度，調節(jié)雙枝節(jié)的長度，使其達到最佳，即S11盡可能地?。挥涗涀罱K結果，并比較這兩種調配器的特點。四、實驗結果

期望測量結果如圖3.7.5所示。圖3.7.5阻抗匹配器的測量結果一、實驗目的

(1)掌握Wizard模塊的具體操作方法。

(2)掌握微波低通濾波器的設計，熟練掌握電路的優(yōu)化方法。

二、實驗設備

MicrowaveOffice軟件(軟件介紹見實驗2)。實驗8微波低通濾波器三、實驗內容

設計一個切比雪夫式微波低通濾波器，技術指標為：截止頻率fc

＝2.2GHz，在通帶內最大波紋LAr＝0.2dB，S11小于－16dB；在阻帶頻率fs＝4GHz處，阻帶衰減LAs不小于30dB；輸入、輸出端的特性阻抗Z0＝50Ω。

方法1(必做)：用微帶線實現，基片厚度H＝800μm，T＝10μm，相對介電常數εr＝9.0；高阻抗線特性阻抗Z0h＝106Ω，低阻抗線特性阻抗Z0l＝10Ω。

方法2(選做)：用同軸線實現，其外導體直徑為Do＝16mm，高阻抗線特性阻抗Z0h＝138Ω，低阻抗線內、外導體間相對介電常數εr＝2.54，低阻抗線特性阻抗Z0l＝10Ω。

確定濾波器的結構尺寸，測量濾波器的參數S11、

S21，進行適當調節(jié)，使之達到最佳；記錄濾波器的最終結構尺寸，總結設計、調節(jié)經驗。實驗步驟如下：

首先創(chuàng)建新工程，保存路徑為自建的文件夾，命名為Ex8.emp。

(1)確定原型濾波器。啟動軟件中Wizard模塊的AWRFilterSynthesisWizard(AWR濾波器綜合向導)功能，輸入各項技術指標，即自動生成原型濾波器的原理圖。具體步驟如下：

①啟動FilterSynthesisWizard功能后，依次選擇Lowpass、Chebyshev。在參數定義頁中，設 N:5 元件數目為5

FC:2.2 截止頻率為2.2GHz

PP:Ripple(dB) 帶內參數為波紋衰減

PV:0.2 波紋衰減值為0.2dB

RS:50 輸入端特性阻抗為50Ω

RL:50 輸出端特性阻抗為50Ω②依次選擇IdealElectricalModel、LumpedElement、ShuntElementFirst(并聯優(yōu)先，即電容輸入式)，原理圖定義頁默認不變。全部完成后，即生成名為Filter的原型濾波器的原理圖，以及相關的測量圖、優(yōu)化項。

③將電路圖上方等式的變量名C0改為Ca，變量名C1改為Cb，相應地，將電路圖中位于兩側的電容的數值改為“C＝CapF”，居中的電容數值改為“C＝CbpF”，如圖3.8.1所示。圖3.8.1原型濾波器參考電路圖(未優(yōu)化)④設置頻率。工作范圍設置為1GHz～5GHz，階長為0.01GHz；在工程瀏覽頁內選擇CircuitSchematics節(jié)點下的Filter項，單擊右鍵選擇Options，在彈出對話框的Frequencies