微波电路综合实验.ppt

微波电路综合实验 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 Teflon 2.5 – 2.8 氧化铝陶瓷 Al2O3 9 – 9.9 人工复合介质 3 - 20 高频玻璃纤维 FR4 4.3 – 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（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