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1、微波技术虚拟实验报告 班级：1302014 学号：一、设计要求设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，技术指标为：截止频率=2.2GHz，在通带内最大波纹=0.2dB，小于-16dB；在阻带频率=4GHz处，阻带衰减不小于30dB。输入、输出端特性阻抗=50。用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数=9.0；高阻抗线特性阻抗=106，低阻抗线=10。计算滤波器的结构尺寸，测量滤波器性能，进行适当调节、优化，使之达到设计指标要求。记录滤波器的最终优化结果，总结设计、调节经验。二、实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office软件 三、设计步骤1. 原型滤波器设计（1
2、）利用工程自动生成名为iFilter的原理图，以及测量图、默认优化目标。（2）分析，得原型滤波器的仿真结果。（3）优化：设置优化目标，设置优化参数，执行优化。（4）优化完成后，将已优化的参数值填入表1。图1 原型滤波器电路图iFilter（已优化）2.微带线结构滤波器物理尺寸计算（1）高阻抗线先计算高阻抗线的宽度。已知条件：=9.0，=1.1GHz，H=800um，T=10um，阻抗=106，计算得W、；再计算高阻抗线的长度（手算）：um（2） 低阻抗线先计算低阻抗线的宽度。已知条件：=9.0，=1.1GHz，H=800um，T=10um，阻抗=10，计算得W、；再计算低阻抗线的长度（手算）：
3、umum将所有计算结果填入表2。 3.完成电路，测量各特性指标在已有的工程中创建一个新原理图，用于绘制实际物理结构的微波低通滤波器。绘制原理图；创建测量图，添加测量项、（单位dB）；全部完成后分析电路，观察所得曲线。优化：选取优化参数，设置优化目标，执行优化，直到电路性能符合指标要求。布线图：观察滤波器的二维布线图和三维布线图。记录优化结果：微带原件的优化数值（长度），微带电路原理图，测量图，布线图。图2 微带结构滤波器原理图（已优化）四、 实验数据记录表1 原型滤波器参数元件IDC1（pF）C2（pF）C3（pF）L1（nH）L2（nH）元件变量CaCbCaL0L0优化值1.8413.137
4、1.8414.7394.739表2 微带线结构参数W（um）、（um）、（um）（um）高阻抗线92.47275.377625783.7171低阻抗线8430.137.831161973.61303362.9679表3 微带元件优化数值（长度）元件IDC1（pF）C2(pF)C3(pF)L1(nH)L2(nH)优化长度L（um）19643252198656375694图3 优化后的原型滤波器的仿真结果图4 优化后的微带结构滤波器的仿真结果图5 微带结构滤波器布线图（二维）图6 微带结构滤波器布线图（三维）五、结果分析原型滤波器仿真结果基本符合要求。从图3，原型滤波器仿真结果图可以看出，当时，；
5、当时，因而阻带衰减符合标准，通带内最大波纹略大于理想值。微带线结构滤波器的仿真结果不是很理想，优化结果在4GHz处为-28.45dB略大于-30dB。应该多执行几次优化，直到结果符合优化目标。六、实验总结两个软件的主要功能，对软件使用的掌握情况。本课程实验中我们主要使用了传输线理论CAI软件和射频、微波专业软件AWR软件的Microwave Office 套件。CAI软件为我校实验室师生自主研发、设计的计算机辅助教学软件，分为传输线波形演示和圆图应用两大部分，形象化的波形演示帮助我们加深对微波传输线的理解，圆图的典型应用和单双枝节匹配克服了复数运算的复杂性，是一款实用性强的创新发明。AWR软件
6、系统由美国NI公司下属的AWR子公司开发，是进行射频、微波电路设计的专业软件，也是本行业在全球范围内最主流、先进的工程设计软件。主要用来设计微波电路，软件界面直观，无缝连接了电路仿真器，电磁仿真器，原理图与版图，统计设计功能和设计规则检验工具等。通过按照实验说明结合对这两个软件的使用进行实验，我掌握了运用CAI软件进行简单的圆图应用，在实验中也运用这个软件对笔算的检验，形象化的波形演示使我可以清楚的看到波的传输波形，加深了对微波传输线的理解。实验中主要应用了AWR软件，我对这个软件从一无所知到可以进行简单的电路设计和分析，掌握了创建新的原理图，绘制电路图，添加图表及测量项，分析电路，绘制三维视
7、图，优化电路和元器件的封装等应用，可以较为熟练操作。做了哪些实验内容，对相关理论知识的掌握。本课程中我们做了8个实验，依次为传输线波形演示及圆图应用、AWR软件系统介绍、整流器非线性分析、放大器非线性分析、螺旋电感的电磁分析、集总元件滤波器、功率分配器、阻抗变换器、阻抗调配器、微波低通滤波器。按照实验说明结合软件使用，学习了如何创建新的原理图，如何绘制电路图，如何添加图表及测量项，分析电路；还学会了绘制三维视图，优化电路和元器件的封装等。对AWR软件的基本应用有了一定的认识。通过这些实验，帮助我复习了课堂上学习的理论知识，如史密斯圆图的应用、放大器设计、阻抗变换、调配器等，通过自己动手加深了认
8、识，将抽象的一些知识形象化。同时学到了课堂上没有讲过的知识，比如整流器、螺旋电感、微波低通滤波器等，学习了阻抗变换器最平坦通带特性变换、等波纹特性变换器中关于工作频带理论计算、分数带宽计算；滤波器元件真实值、实际尺寸计算等。通过这些实验，加深了我对已学微波技术理论知识的理解，拓展了理论知识。有哪些提高、不足 提高：我认为在这次实验课中，我最大的收获是不仅学会了完成实验，还能够发现问题，分析问题，解决问题。通过对照实验说明进行软件操作，增强了我的学习能力，解决问题的能力。让我深刻认识到学以致用的重要性。加深了我对理论课程的认识，如微波传输线、史密斯圆图应用、微波匹配的概念等，扩展了知识的深度和广度。不足：细心程度不够，实验5的结果出现了问题，在实验过程中不小心改变了元件的长度导致发生了频偏，实验8的过程中因没有看到仅对长度进行优化而对宽度也进行了优化，未能符合要求，但是及时发现了问题，并认真改正。对本课程的建议、意见通过本实验课程的学习，我在学习态度和能力上都有了一定的提高，面对问题时得到了老师的耐心讲解，十分感谢老师的耐心帮助。对本课程有一些建议供老师参考：1、 在进行实验软件应用的讲解时适当加入一些理论知识的普及，使学生对要做的设计有一定的认识。2、 增加一些学生自主设计的内容，增强学生学以致用的能力和创新能力。3、 每次实验完成后验收一次，指出出现的错误并让学生改正。
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