微波课程实训.doc

课程实训说明书 名称 微波技术与应用课程实训 2014年 11月 17日至 2014年11月21日共 1 周 院 　系 电子信息工程学院 班 级 通信技术 姓 名 院 长 系 主 任 指导教师 课程实训任务书 课程名称： 微波技术与应用课程实训 起讫时间： 2014/11/17至2014/11/21 院 系： 电子信息工程系 班　　级： 通信技术 指导教师： 系 主 任：  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。 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小时; 6、分组答辩，报告完成： 3小时。 课程实训说明书内容（有指导书的可省略） 1课程实训目的 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。 2．课程实训内容、原理及要求 ⑴内容： 设计一个集总（或分布）参数滤波器。 ⑵课题要求： 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；通带增益大于-5dB；阻带内300MHz以上增益：小于-35dB；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。 技术要求：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。 ⑶原理： 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、电感、电阻等；使用频率不是很高，（小于1GHz）；一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)，一般的元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。 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