微波课程设计报告资料.doc

第一章 简介 韦伯滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号, 使其不能通过滤波器, 只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，因此本次设计是对微带滤波器的学习，以及熟悉ADS软件的使用，与此同时加深对微波的理解。 滤波器是一种选择装置，他对输入信号进行加工和处理，从中选出某些特定的信号进行输出，主要任务是对输入信号进行选频加权传输。 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 微波计内容及要求 2.1 设计内容 运用微波的相关知识利用Microwave office软件设计一个集总（或分布）参数滤波器。 2.2技术要求 集总参数：设计一个七级集总参数低通滤波器 1）截止频率：200MHz； 3）通带增益大于-5dB； 4）阻带内300MHz以上增益：小于-35dB； 5）通带内反射系数：小于-20dB。 分布参数：设计分布参数的低通滤波器，使用微带线或者线状电路实现。 术要求： 截止频率：3GHz； 通带增益大于-5dB; 阻带增益：在4.5GHz以上小于-50dB; 通带反射系数：小于-35dB。 第三章 滤波器设计原理 3.1 滤波器 低通滤波器根据定义应该是：在通带内滤波器的变换器损耗LA为零, 而在止带内LA应该无穷大。低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路，其作用主要有两个，一是滤去信号中的中频和高频成分，使滤波器输出的低频有用信号成分尽可能强；二是抑制信号带外噪声，使滤波器输出噪声的成分尽可能小，减小噪声对信号的影响。 微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。 图2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与反射波（容易测量）。其关系为： 这个二端口网络的传输特性可用散射矩阵（S矩阵）表示为 参数S11、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：，滤波器特性参数中LA，LR，分别并表示为： 其中：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）。 微波滤波器设计 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： 式中：是波纹常数，是特性函数，是频率变量（单位为rad/s），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。 3.4 微带电路 在微波电路中，常用分布参数元件，而以微带线和带状线最为常用，在MMIC中，为了便于制版，常用的是微带线。微带电路是近几十年发展起来的新型微波系统，它使微波系统的体积、重量、生产成本等大幅度降低，使微波个人通信系统的普及成为现实。微带电路包括：单片微波集成电路（MMIC）、微带传输线、微带元件等。 工程应用中，一般要求我们重点考虑通带边界频率与通带衰减、阻带边界频率与阻带衰减、通带的输入电压驻波比、通带内相移与群时延、寄生通带。前两项是描述衰减特性的，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)；输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小；群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为 dU/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真；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。 图3用串联微带传输线构成的串联微带电感，左为实际电路，右为等效电路。 图3 中间导体变窄，是一段高阻串联微带线。由终端方程的阻抗表达式，在传输线长度d小于