微波课程技术及实践课程设计.docx

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1、课程设计题目微波技术及应用实践学院通信工程专业通信工程年级2013级设计要求：1、做带低通泄波器2.微带功分器通带频率：2.2工作中心频率：2.2止带频率：43Pr=1.:1通带水纹:0.5输入输出阻抗：50衰减403、微带带通滤波器4,射频放大器带内水纹：0.1工作频率：2.7中心频率：3增益：15下边频：2.5带宽：150上边频：3.5噪声系数：3在4.5频率点衰减30学生应完成的工作：分别完成微带低通滤波器、功率安排湍、带通灌波器和放大港的一系列工作1）电路原理图设计：2）进行相应的仿真和调试：3）进行相应的图的设计：4）进行电磁能址图仿真参考资料：微波技术基础廖承恩编著西安电子科技高校

2、出版社微波技术及光纤通信试验韩庆文主编重庆高校出版社射频电路设计一一理论与应用编著电子工业出版社课程设计工作安排：设计分两周进行：第一周完成切比雪夫低通滤波涔和威尔金森功分蹲的设计其次周完成微带泄波器和放大罂的设计任务下达日期年月日完成日期年月日指导老师（签名）学生（签名）摘要本次主要涉及r低通港波淞，功分器，放大器和带通淤波器，用到j,和软件。低通源波器：依据设计的要求利用得到阶数5,并得到原型中的元件值g和串1.并C型的电容电感值。然后用软件进行理论电路原理图的仿真与分析，然后用规则进行微带线串并联互换，反归一化得出各段微带线的特性阻抗，之后在软件中用算出各条微带线的长宽，进而画出微带级电

3、路图并进行仿我分析以及板仿真与验证。功分暮：依据威尔金森功率安排器的结构原理以及所要求的功率安排比，计兑出各部分的阻抗值，染个设置合理的微带线基板参数再利用软件中用就可以求出各微带线的实际长宽值。之后利用进行微带线电路图的仿其分析并结合版图分析验证功率安排状况，阅历证设计是满意设计要求的。放大Sh一是依据要求，选择合适的管子，需在选定的频率点满意增益，噪声放大系数等要求“二是设计匹配网络，采纳r单项化射界和双边放大器设计两种方法。详细是用中的圆图工具来协助设计，得到了微带显得电长度，再选定基板，用中的计算微带线的长和宽。最终在中画出原理图并进行仿真，主要是对S参数的仿真。为了达到所要求的增益，

4、采纳两级放大。带通淀波1h首先依据耍求选定低通原型，算出耦合传输线的奇模，偶模阻抗，再选定合适的基板参数，用的“噌耦合微带线的长和宽，最终画出微带线原理图并进行仿真分析与险证。关健词：低通原型，规则，功率安排比，匹配网络，微带线课程设计正文1 .切比雪夫低通滤波器的设计1.1 设计要求：五阶微带低通波波涔：截止频率2.2止带频率：4.3通带水纹：0.5止带衰减大于40输入输出阻抗：50欧1.2 设计原理：切比雪夫低通消波器具有陡峭的通带一一阻带过渡特性，且陡峭程度与带内水纹有关。一般来说水纹越大，通带一一阻带过渡越陡峭“在通带外，切比雪夫低通滤波器衰减特性较其他低通滤波器提高许多倍。切比雪夫低

5、通滤波涔在过渡带比巴特沃斯/波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和志向滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动。为r将低通原型的截止频率从1变换到，须要乘以因子1来确定港波淞的频率，这是通过来代咨W的。=Qcoc-=-c对于低通原型中的串联电感j并联电容jX,变换为低通源波器中的礴抗.容抗，可通过下面的公式来计算:jX1.=J()1.=W1.C=一weweiy1I一厂CJXC=-=c=一y(21.)cNC叱叱1.3 设计流程图；1.4 设计步事：步*1：利用进行参数计算：TChebySheV1.型低通滤波器原型通带纹波(dB)：0.5M：-10截

6、至频率IHz)止带的衰减(dB;止带频率IHz:fc：=2200、：As：-40f：=4300：原里中的元件值三1807130226911.3021807(8)串1.并C型气：短云1.se-4.7119Q-S4711的$画出归一化低通原型的电路图如图-所示:图一集总参数模型图步震2：集总元件的绘制与仿真由下输入输出阻抗为50.用原型值进行阻抗变换，得到各组件的真实值，用软件画出相应的电路图如图:所示:-=1.1-,IOS-AMUiCTEItSI图二集息参数原理图得到相应的S参数仿真图:m2freq=2.200GHzdB(S(2,1)=-3007U二mpsmpm1.freq=4.300GHzdB

7、(S(2,1)=-43.76C图三低通原型S参数仿或图从Su参数仿真图可以看出，O到1左右的范围内衰减为0,在频率为2.2处,其衰减刚好为3.在止带频率4.3处，其衰减接近40,通带一一阻带过渡陡靖,低通特性良好，满意设计要求。圆图仿真:Ireq:IBixvu*raiu2SQFv*(rC1.会由昌U三JJBJWMUUcrcUZOSyx1.UtitAA1.ys固Ita1.1167590Pr(4f4-4rAQgmQM在基板参数设置为：4.(XK),1.5,35.000,2.2,45.000条件下,计算后得到的长度,宽度值:阻抗值O1.微带线长度OW微带线宽度OZO509.7668401.39625

8、0Z15127.67510.5934000.128161Zg=Z(H82.18510.1785000.518202Z尸Z422.129.2309004.492130ZE=Z“282.54510.1823000.512720Zj18.589.1402905.580870步靠五：绘制微带线原理图并仿衣1 .用软件画出微带线原理图如下图:2 .对微带线原理图进行仿真得到S参数仿真图:从S参数仿真图可以看出，。到2范用内衰诚为0,由于是用微带线设计的滤波器.在截止频率为2.2处，其衰减为23.在止带频率4.3处，其衰减大134,其衰减大于40。通带一阻带过渡陡峭，低通特性良好，满意设计要求。然后对微带

9、线原理图用圆图进行仿真，如卜图：CfroqJO.OOHxto6000GHz在0一8范用内的仿真结果，从图中可以看出，当。时，从匹配点起先反射系数组建增大，当频率在0到2.2的改变过程中，仿真轨迹均在1这个匹配点旁边移动，因此，能量大部分可以传输出去。当频率大于2.2时，我们发觉轨迹点快速失配，移向网图的最外圈，能地将不能从今滤波器传输出去，因此，该油波器从总体Jt达到了设计上的要求。步!五I绘制图仿真得出板电磁流图如下图所示:从图中可以清晰的视察到，波波错中的电磁能量在输入输出端口不停的流淌，表现为箭头时常的向某个方向流淌，由黄色部分可以看出电段能量在整个海波器中流通，说明白胜利的设计了低通波

10、波器。运用3,可得到:2.功分器的设计2.1 设计要求工作频率：2.2功率安排比：P12=k1.输入输出阻抗：502.2 设计原理I.在微波系统中，有时须要聘传输功率分几路传送到不同的负载中去，或将几路功率合成为一路功率，以获得更大的功率。此时便须要应用三端口功率安排/合成元件。时这种元件的基本要求是损耗小、驻波比小、频带宽“2 .功分器是三端口网络，信号输入端(1)的输入功率为凸，其他两个输出端(2及3)的输出功率分别为匕及匕。由能量守恒定律知P尸,P-Port-IPortDividerAPor1.2Port-3功分器大致可分为等分型2p,）和比例型（JP,）。常用的功分器有:3 .威尔金森

11、功分器是功分器的一种，可以做到完全匹配而且输出端口之间具有完全隔离的三端口网络，它可以实现随意的功安排比。可以很便利的用微带线或带状线来做，广泛应用于阵列大级馈电网络。2.3设计制%步骤一：等分威尔金森功分器的参数计噌等功分威尔金森功率安排器的模出如卜.图所示:Port2Port1.,Iz。今侬Port3依据功率关系可求得如卜设计方程:Zc=K2Z03=ZMK(I+K2)=70.7=Z0(K+)=100KR12=50其中1,Z0=50:步骤二：用软件计算微带线长度和宽度，画出原理图将图中的0203数据用将相应的电阻值等效为微带线.4.000,1.5,35.000,2.2,90.000阻抗值O1.微带线长度()胃微带线宽度()ZO5019.3914003.034320Z020370.719.9329001.602830依据威尔金森功分器的结构绘制相应的原理图:步三：对威尔金森功分器进行仿真I.S参数仿真Ireq1GHz(zmp(MQSmp