微带滤波器的设计制作与调试课件.ppt

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1、微波电路综合实验2003.9微波的应用领域通常的微波是指分米波、厘米波和毫米波，其频率范围从300MHz～300GHz，在整个无线电波波谱中占有重要的地位。微波具有较高的辐射方向性和分辨率，在大气中的传播衰减比较小，并且能够穿透电离层，因此在通信、雷达、遥感、遥控、遥测等方面都有广泛的应用。由于微波的频率高，频带宽，能够承载大量的信息，所以微波电路已经成为现代通信系统中必不可少的组成部分。微波电路的实例下图是一个无线通信系统中接收机和发射机的系统框图课程目的了解典型微波电路的原理及设计方法。学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优

2、化，仿真。掌握微波电路的制作及调试方法。课程内容本课程主要由以下三个实验组成一、微带滤波器的设计、制作与调试二、低噪声放大器的设计、制作与调试三、微带功分器、分支线电桥的设计、制作与调试实验内容是学习使用ADS软件设计微波滤波器、低噪声放大器、功分器等，并对其参数进行优化、仿真。然后根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板，最后对制作好的电路进行调试，使其满足设计要求。微波元件的种类微波电路的基本单元是传输线，根据传输线结构的不同，可以把微波元件分为同轴、微带、波导等几大类。由于微带类元件体积小，重量轻，制作方便，所以本实验

3、的内容采用微带结构来实现。微带电路的基本元件微带线宽高比有效介电常数特性阻抗Zc微带中的波长微带电路的基本元件（续）常用的介质基片及其介电常数聚四氟乙烯纤维Teflon2.5–2.8氧化铝陶瓷Al2O39–9.9人工复合介质3-20高频玻璃纤维FR44.3–4.7微带电路的基本元件（续）微带终端短路线段的特性微带电路的基本元件（续）微带终端开路线段的特性微带电路的基本元件（续）微带电路接地时通常采用打沉铜孔的方式，使上层的金属与下层的地板相连。微波电路中各接地点都要就近接地，通过一段线再接地和直接接地的效果是不同的。微带电路的基本

4、元件（续）集总参数元件电容--贴片电容，陶瓷电容电感--贴片电感，磁芯线圈电阻--贴片电阻晶体管–贴片封装实验一微带滤波器的设计制作与调试微波滤波器简介微波滤波器是一种具有选频功能的微波器件，它从频率上分离与阻隔微波信号，使在特定频带内的信号得以通过（通带）或被抑制（阻带）。由于这一特性，它的应用极为广泛，尤其是在多频率工作的系统中，更是不可缺少的一类元件。微波滤波器的分类根据功率衰减的频率特性来分类，微波滤波器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。随着频率的的提高，滤波器不能再用集总参数的电感和电容元件来组成，需要采用各类传输线

5、为主体的分布参数结构。根据所用的传输线类型来分类，微波滤波器可分为波导、同轴线、微带线滤波器等等。微波滤波器的技术指标通带边界频率与通带内衰减、起伏阻带边界频率与阻带衰减这些指标是描述滤波器的衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)。微波滤波器的技术指标（续）各端口的反射系数描述了滤波器各端口反射损耗的大小，反射系数越小，端口的阻抗匹配就越好，反射损耗也越小。通带内的群时延群时延是指信号的相移随频率的变化率，定义为，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真。微波滤波器的技术指标

6、（续）寄生通带寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带内出现寄生通带。微带滤波器的结构微带滤波器制作简单，能够直接做在电路板上，容易同电路的其他部分连接，以下就是几种常见的微带滤波器的结构。高低阻抗线低通滤波器微带滤波器的结构（续）平行耦合线带通滤波器交指滤波器微带滤波器的结构（续）微带滤波器的设计以平行耦合线带通滤波器为例介绍一下使用ADS软件设计滤波器的方法，具体包括原理图绘制，电路参数的优化、仿真，版图的仿真等步骤。首先要根据所选滤波器的结构画出其原理图，并设

7、置各元件的参数。微带滤波器的原理图微带滤波器的设计对滤波器的电路参数进行优化和仿真。在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线的形状上。S11(S22)参数反应了输入、输出端口的反射系数，也是优化的主要目标。优化目标的设置微带滤波器的设计在优化时，软件对于各个变量的值进行搜索，使得电路的S参数曲线逐步接近直至满足优化目标。在优化过程中要根据实际情况选择合适的优化方法和次数，对电路进行反复优化。在优化中还可能要

8、对优化目标、优化变量的初值及范围进行适当的调整。当电路参数完全满足优化目标时，优化过程结束，可以观察仿真的曲线了。观察仿真曲线微带滤波器的设计版图的仿真版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行计算，其结果比在原理图中仿真要准确，但是它的计算比较复杂，