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大学毕业设计-微波技术虚拟实验设计方案 本文简介：微波低通滤波器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，在通带内最大波纹小于-16dB；在阻带频率=4GHz处，阻带衰减不小于30dB。输入输出端特性特性阻抗=50Ω。用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数；高阻抗线特性阻抗，低阻抗线。确定滤波器的结构
大学毕业设计-微波技术虚拟实验设计方案 本文内容：
微波低通滤波器
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，在通带内最大波纹小于-16dB；在阻带频率=4GHz处，阻带衰减不小于30dB。输入输出端特性特性阻抗=50Ω。
用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数；高阻抗线特性阻抗，低阻抗线。
确定滤波器的结构尺寸，测量滤波器的参数，。进行适当调节，使之达到最佳。记录滤波器的最终结构尺寸，总结设计，调节经验。
实验仪器
硬件：PC机
软件：Microwave
Office
设计步骤
启动Microwave
Office，创建新工程，保存路径并命名。
1.
确定原型滤波器
启动软件中Wizard模块的Filter
Synthesis
Wizard（滤波器分析向导）功能，输入各项技术指标，即可自动画出原型滤波器的原理图，各个元件值还可进行优化。省去了传统方法的第一，二步。
启动Filter
Synthesis
Wizard功能后，依次选择Lowpass;Chebyshev;在参数定义页，设
N：5
元件数目为5
FC：2.2
截止频率为2.2GHz
PP：Ripple（dB）
带内参数为波纹衰减
PV：0.2
波纹衰减值为0.2dB
RS：50
输入端特性阻抗为50Ω
RL：50
输出端特性阻抗为50Ω
再依次选择Ideal
Electrical
Model;Lumped
Element（集总元件）；Shunt
Element
First（并联优先，即电容输入式）；在原理图定义页，去掉Set
Project
Frequencies项的选勾，其他保持不变。全部完成后，即生成名为Filter的原型滤波器的原理图，以及相关的测量图，优化项。
将电路图上方等式中的变量名C0改为Ca，变量名C1改为Cb,相应地，将电路图中位于两侧的电容的数值改为“C=Ca
pF”，居中电容的数值改为“C=Cb
pF”。见下图
设置工程的工作频率。单位GHz，范围设为1~5，阶长0.01。
分析，即得滤波器相应图，包括参数，。
优化，重新设置优化目标：即
设好后，从主菜单选Simulate/Optimize,进行优化。
优化结束后，将原型滤波器的各个已优化的参数值填入表中
元件ID
C1（pF）
C2(pF)
C3(pF)
L1(nH)
L2(nH)
元件变量
Ca
Cb
Ca
L0
L0
优化值
1.769
3.048
1.769
4.758
4.758
2.
计算滤波器的实际尺寸
微带线结构
（１）高阻抗线
先计算高阻抗线的宽度。从主菜单选Window/Txline,已知条件：
，计算得W，；
再计算高阻抗线的长度：
（２）低阻抗线
先计算低阻抗线的宽度。从主菜单选Window/Txline,已知条件：
，计算得W，；
再计算低阻抗线的长度：
注意：计算公式中的L0，Ca,Cb即为原型滤波器中的优化变量，仅为数值，不带单位！计算结果的单位是微米。
将计算结果填入下表
参数
W（um）
高阻抗线
84.231
5.4391
5763.1
//////////
//////////
低阻抗线
8497.8
7.9163
//////////
1929.9
3289.4
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，用于绘制实际结构的微波低通滤波器。
微带线结构所需元件：MLIN,PORT,MSUB（参数为=9.0，h=800um,T=10um)。
同轴线结构所需元件：COAXP2,PORT。
工作频率（1~5GHZ，阶长0.01）保持不变，依次画电路图，添加图标，添加测量项，（单位dB)。全部完成后分析电路，观察所得曲线。
若性能不符合指标要求，还需要对实际结构的滤波器进行优化。将各高低阻抗线的长度设为可优化参数，再重新添加优化目标。优化目标，优化方法与原型滤波器的完全相同。优化电路，直到各项参数符合指标要求。
激活实际结构滤波器原理图，从主菜单选Schematic/View
Layout,观察滤波器的二维布线图；再从工具栏选View
3D
Layout,观察三维布线图。
记录实际结构滤波器的优化结果。
上图为微带线结构原理图，下图为优化后所得曲线
下图为滤波器的二维布线图
下图为滤波器的三维布线图
微带线结构优化后的数据如下表：
TL1
TL2
TL3
TL4
TL5
L(mm)
1.94
5.52
3.26
5.553
2.019
W(um)
8497.8
84.231
8497.8
84.231
8497.8
结果分析
由结果显示的测量图可知，经过优化之后，各项参数达到了设计要求。优化后的实际参数与原型滤波器计算出的理论值并不相同，但没有较大的差距。这说明计算得出的理论值可近似代替实际值，但终究没有实际值好。
实验总结
该虚拟技术微波实验主要基于Microwave
office软件，并配以
ＣＡＩ软件。经过传输线波形演示及圆图应用，Microwave
office软件介绍，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，集总元件滤波器的线性分析，功率分配器，阻抗调配器，微波低通滤波器八个实验的演练，使我学会了对这两个软件的应用，并对微波理论的内容有了更好的全面直观的认识。在Microwave
office软件中的创建新工程，原理图（寻找里面的各个元件在什么位置），测量图（添加图表及测量项，选用ｔｕｎｅ调节），布线图，二维三维视图（电磁分析中静态电流，动态电流的分布观看着实有趣，虽然只是小实验，但也让人感受到实验成功的喜悦），电磁结构图，电路的优化（优化参数的激活，优化目标的选取）等基本应用与方法都知道如何去做。它是在微波方面非常好的软件。