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1、、课程实训课题用微波仿真软件设计一个集总（或分布）参数滤波器、课程设计要求 熟悉微波仿真软件在射频微波滤波器设计中应用。 熟悉微波仿真软件的基本操作和优化工具。 理解微带线、带状线的特性和各种参数指标熟悉他们各种分布参数 元件的使用。 根据实训的要求设计微波滤波器。 掌握微带线。带状线电路仿真过程。 给出软件设计过程与步骤以及最终的分析结果。 完成课程设计报告书，进行分组答辩。三、课程实训工作量明确课程实训的任务和目标：1、 软件熟悉时间：8小时;2、理解实训要求，计算参数设置值：2小时;3、 滤波器软件设计过程：2小时;4、 分析结果给出分析图表：2小时5、完成调试，结果验收并撰写报告：8小
2、时;6、 分组答辩，报告完成：3小时。目录第一章 绪论1第二章 滤波器设计 22.1 滤波器简介 22.2 滤波器原理 32.2.1 滤波器的网络分析 32.2.2 滤波器的设计 42.3 滤波器设计步骤 42.4 滤波器实训结果 9第三章 低通滤波器的设计 103.1 低通滤波器原理 103.1.1 微带电路 103.3.2 微带线 103.3.3 微带电容和微带电感 113.2 低通滤波器设计步骤 123.3 低通滤波器实训结果 16第四章 实训心得17第一章 绪论微波与射频技术在 21 世纪之所以发展迅速，其主要原因是它有巨大的应用价值。 目前，现代无线通信、卫星通信、全球定位系统、物联
3、网工程、射频识别、微波遥感、 医疗监控、微电子学、纳米技术、电机科学、雷达等传感器技术乃至生命科学与技术都 是以电磁场、微波与射频技术为基础，而现代武器装备信息化更是离不开微波、毫米波 这项核心技术的支撑。例如微波雷达技术不仅应用于国防，还用于导航、气象测量、大 地测量、工学检测和交通管理等方面。微波仪器方面，微波测量仪器、微波信号源、微 波专用仪器也极具应用价值。因此微波与射频技术支撑着众多的社会效益和经济效益及 其明显的高新科技产业。微波技术与应用实训是通信类课程中为微波技术与应用开设的一门实践课。本课程 强调以实践教学为主，在软件分析实践教学过程中要求学生把在微波技术课程中学到的 基础内
4、容贯穿起来，以软件方式实现微波器件的性能参数设置和分析。使学生通过实践 能较好地掌握基本微波器件的设计和应用，更深层地掌握微波技术教材的内容。第二章 滤波器设计2.1 滤波器简介滤波器是最基本的信号处理器件，是一种选频器件。滤波器按照传输性可分 为：低通，高通带通，带阻滤波器；按照设计方法可分为：巴特沃斯滤波器，切 比雪夫滤波器。椭圆函数滤波器等；按照所用元件可分为：集总参数滤波器和分 布参数滤波器；无源滤波器和有源滤波器；等等。滤波器的主要技术参数有：截 止频率、带宽、通带传输系数（传递函数、插入损耗）、带内波纹（纹波系数）、 反射损耗、形状系数（矩形系数）。集总参数滤波器中元件： 电容、电
5、感、电阻等；使用频率不是很高，（小于 1GHz）； 般为电感与电容级联，以元件的个数来定义级别。理论级别越高（元 件个数愈多），滤波性能越好，但相应的系统稳定性能降低，成本增加，插入损 耗增大，因此要根据需要选择滤波器的级数。随着这工作频率的升高，集总元件设计的滤波器在低频时能正常工作，但在 微波电路中往往却不能不能。其原因有：功能元件模块如电容电感值都是对应低 频的，当频率很高，超过其谐振频率时，元件模块的寄生效应非常明显，这使一 方面元件值特性变得复杂；另一方面电感电容的自身特性会发生改变。往往电容 性变成电感性，电感性变为电容性。而在微波电路中，电容值很小（只有零点几 个pf）, 般的元
6、件模块根本无法做到如此小的值，只有用微带传输线制作，需 要用分布参数方法来设计。2.2 滤波器原理2.2.1 滤波器的网络分析大部分微波滤波器和滤波元件可通过一个二端口网络来表示，如下图 1。图 1 滤波器二端口网络其中V, I是端口电流（在微波频段很难测量）；，a, b表示归一化的入射波缶$222八丿参数Sil、S22即为反射系数；S12、S21为传输系数。而S参数一般是复数,可用幅值与相位来表示：它们的幅值一般以单位dB给出：2lgSJ（dB），滤波器特性参数中LA,LR,分别并表示为：La =201g&”|（曲）；m,n = l,2（mn）厶=201g|S”|（曲）；n = l,2其中：
7、LA表示在由端口 n到端口 m的插入损耗（即设计要求中的增益相关）;LR表示由端口 n返回损耗(即设计要求中的反射系数相关)。2.2.2 滤波器的设计滤波器的响应是用传递函数来描述的。对于一个无源无耗的二端口滤波器网 络其传递函数是S21,即有：1S (jQ)|2 =2111 +* 2F2(0)n式中：e是波纹常数，F()是特性函数，0是频率变量(单位为rad/s)。 式中，如果是取截止频率c二1，就是一个低通原型滤波器。滤波器设计思路： 按照给定的技术指标设计得到低通原型滤波器，然后通过频率变换，把它变成实 际低通、高通、带通或带阻滤波器。2.3 滤波器设计步骤.写下设计记录(设计项目名称、
8、设计者、设计时间等等)，如下图:. 配置全局参数，按下图设置完成之后，单击 Apply。Project Optionsi目mG1 ubal Uni ts|Dterpolati tinRaw D毗a Form毗Frequency ValuesISchematic/DiagramiModify RangeStart (MHz) foStop (MHz)FioooStep (MHz) FlOI- Single pointC AddDelete雷 ReplaceApplySweep Type* LinearExponentialData Entry Units|MHz yNote: Does not
9、affect global units确走 I 取消 I 帮助上File Edit Project Simulate Options Window HelpD Q X爲髦暗|謫為韵岛多毎蟲|:E Design Notesj Project OptionsGlobal DefinitionsiZj Data Files? System Diagrams 5-EICircuit SchematicsJ：13 Scher 白憧| EM StruciCondj 匣Output Ec：(ffl) Graphs| Optim izei| Yield Goe| 日 Output Fi 由 昌 Wizards
10、 S- fi ScriptingOptions.fl Schematic 1=|回11莢New SchematicLink To Schematic.Import Schematic.New NetlistLink To Netlist.Import INetlist.Collapse All Expand All(4) .在电路图中添加元件及端口，单击左下角“Elem”根据下图找到相应元件完成图 2-4-1 电路图。-in- Vo terranductorResistorLinear DevicesCircuit E ernentmA- GeneralInterconnectsEl l I-
11、 Lumped ElementCapacitorCoupled Ind4Microstrip- NonlinearA- E* Ports Harmonic Eala4UL Signal(5) .设置变量，现将L设为变量，然后选中L1,然后单击下图标，对L1进行赋值，L1=40，同样L2、Cl、C2都为40。如下图:AB Untitled Project.emp - AWR Design Environment - Schematic 1| =i | lhjPfl File Edit Schematic Draw View Project Simulate Options Window Help
12、髦暗|歯詡韵岛多毎 O 釀虫囹处栄鴛盅忍爲13痢国3PRD CAPDi.C&de BordersTempPORT- P=1 - Z=5& OhmC1=40C2 = 40L1=40L2=40.lu.in .ihim .Bp RDCAP ID = C1 C = C1 Size=10 JDiCode=1 Borders=2BQ RDCAPIDCDiC(Mie=1 Sorders=2BOR.DCAP .ID=C4C=C1 pFSize=io DiCode=1 lDrders=2 .Temp=25 DecjC图 2-4-l 电路图(6) .添加Grash ( 1)，右击左边Grashs，选择Add gr
13、ash，然后会生成一个Grashl，右击Grashl，选择Add Measurement,跳出如下界面，按如下参数 设置，最后单击Add，即完成了参数S21的设置。醛J Design NotesScattering Coefficients ( Fdrametersl耳 Output Fi IS q Scripting0 GlobalDefinitions sCircuit SchematicsSchematic 1白囲EMStructuresConductor MatSmoothing-Complex ModifierSchematic 1Schematic 1圉 Project Optio
14、nsData Files11 System DiagramsX=1I Output Equations白呵Graph 1司 Yield GoalsS-CT WizardsNonlinear Voltage*AE：CDUscillatorG0 utput Equati口广底：HPort ParameterssSystem_ISDeltaF1System BE FlS Model-dn-hpm MW AriAlii?SModel2* I时卜SModekTMeasurementSweep Proi. Freqs相同方法将“To port index”设置为1, “From port index”设置为1即完成S11的设置，注意单位是DB。Graph 1(7) .设置优化目标。右击optimizer,选择Add Opt Goal,跳出如下界面，根据 下列参数设置S21要大于-5DB，完成优化目标1的设置。New Optimizatioin GoalCos
