杭电电磁场与电磁波实验——高频滤波器

 

第二篇：电磁场与微波实验三

   微波技术与天线实验

       实验名称：   分布参数滤波器设计

       指导教师：   魏一振

       姓名：       周云杰

       学号：       12081437

       班级：       通信四班

       实验日期： 20##/11/20

一、实验目的

通过此次实验，我们需要熟悉微带线电路和带状线电路的仿真过程和注意事项，理解微带线、带状线的特性和各种参数指标，熟悉微带线、带状线的各种分布参数元件的使用。

本次实验我们需要用到MWO2008的优化和Tune等工具，要求熟练掌握MWO提供的这些工具的使用方法和技巧。

本次实验我们需要用到TX Line工具，需要熟练掌握MWO提供TX Line的使用方法和技巧

二、实验要求

设计一个分布参数低通滤波器

      1.使用微带线电路或者带状线电路实现。

      2.指标：

       截止频率为3GHz，

       通带内增益大于-5dB；

       阻带内4.5GHz以上增益小于-50dB。

       通带内反射系数要求小于-25dB。

三、实验原理

1.集总元件与频率关系

     使用集总元件设计的滤波器，在低频时能正常工作，但在微波电路时却不能。原因有：

      Lump元件，如电感电容的值都是对应于低频的，当频率很高超过其谐振频率时，lump元件的寄生效应非常明显：一者元件求值变得非常复杂；二者电感电容会改变自身特性，如电容性变成电感性，而电感性变成电容性；

     在微波频率时，在微波电路中，电容值通常很小（只有零点几个pf），一般的lump元件根本无法做到如此小的值，只有用微带传输线制作才行

2.微带电路

    分布参数元件中，以微带线和带状线最为常用，在MMIC中，为便于制板，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，使微波个人通讯系统普及成为现实。

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。

3.微带传输系统—微带线

    微带线是由介质基片一边导体接地板和介质基片另一边的带状导体构成。

可视为沿中心线剖开并展平的同轴线：

    同轴线内一般只有金属介质界面，而微带传输线内既有金属-介质界面，也有介质-空气界面，正是由于这一差别造成了微带传输线的传输特性不同于同轴线。

微带电容和微带电感

    利用微带传输线导体带宽度变化，可以直接在微带电路中形成等效的微带电容或等效的微带电感。

1）用串联微带传输线构成的串联微带电感

   中间导体带变窄，是一高阻串联微带线。

   由终端方程的阻抗表达式，在传输线长度d小于工作波长时，可计算其输入阻抗Zi：

    由于Zc’大于Zc，可知X大于零。可见地段串联高阻微带线可等效为一个串联电感。

2）并联开路微带传输线构成等效并微带电容

在介质选定后，对应特性阻抗的微带线导体宽度需要宽度W可用TXline计算得到。对于输入输出端就是由它决定的。

四、实验过程及结果

首先根据事例画出如下电路图

接下来实验步骤

1、设置W1 W2 W3 W4 W5五个变量；

2、添加输出图；

3、添加测量量S11 S21；

4、添加优化目标；

5、将变量设置为可优化可调节；

6、最后仿真运算并进行优化得到下图

本次实验因设计要求高，优化结果不是非常理想，手动调节变化很大，未能得到完美的优化波形。

五、问题

试验报告中回答以下问题：

1）如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化那几个步骤？

答：步骤三、步骤四

2）你在优化设计过程中，那些参量调解对优化结果影响最大？（最敏感）

答：W4，W5。