现代微波电路与器件设计 1、概述 西安电子科技大学苏涛老师.
7、微带低通滤波器
2、开路短截线LC阶梯型微带低通滤波器
低阻抗短截线 —— 并联电容
并联开路短截线 —— 并联电容
延用前面的例子，设定相同；重点介绍不同的地方
代替电感和电容的短截线长度分别为：11.07和8.41mm
为了补偿与高阻抗线的两个连接处的非理想电纳，并联 开路短截线的长度应该修正为：6.28mm
再考虑补偿开路端的非理想效果：根据相关计算，减去 0.5mm，最终并联开路短截线长度为5.78mm
1、建立新的Circuit Schematics 2、选择并设定介质基板
介质基板设定
3、加入微带“元件”，构成电路
注意：连接、端口、参数修改
介绍一个微带线计算工具
4、设定频率范围，观察参数曲线
Hale Waihona Puke 频率范围窗口观察参数曲线
4、计算
注意：有一个警告！
观察曲线S21
与文献中结果对比
5、导出板图
You use Microwave Office's intuitive graphical interface to design circuits composed of schematics and electromagnetic (EM) structures from an extensive electrical model database, and then generate layout representations of these designs. You can perform simulations using one of Microwave Office's simulation engines -- a linear simulator, an advanced harmonic balance or Volterra-series nonlinear simulator, or a 3D-planar EM simulator (EMSight) -- and display the output in a wide variety of graphical forms based on your analysis needs. You can then tune or optimize the designs and your changes are automatically and immediately reflected in the layout.
反射系数相位与群时延混合法+调谐耦合级联带通滤波器
反射系数相位与群时延混合法调谐耦合级联带通滤波器李良苏涛姜立伟底浩（西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，西安，710071）******************摘要：本文通过具体调试实例验证了反射系数相位与群时延混合法调谐耦合级联带通滤波器的可行性。
文章对比了反射系数群时延法和耦合带宽法，综合其优点提出相位与时延混合的方法，定性地分析了该方法减少读数次数，降低读数误差，提高调谐效率的特点并以实例验证。
关键词：反射系数相位，群时延，耦合带宽，滤波器调谐，级联耦合Tuning Coupled Cascaded Bandpass Filter Using Mixed Method of Reflection Coefficient Phase and Group DelayLi Liang, Su Tao, Jiang Liwei, Di Hao（National Key Laboratory of Antennas and Microwave Technology, Xidian Univ., Xi’an, 710071）Abstract: In this paper, a tuning example is used to prove the practicability of mixed method of reflection coefficient and group delay. The auther also makes a comparison between reflection coefficient group delay method and coupling bandwidth method and proposes a mixed method of phase and group delay which has both advatages of two former method. An performance analysis has been made to examine the characteristics of less reading times, low error rate and high efficiency in tuning.Keywords: reflection coefficient phase; group delay; coupling bandwidth; filter tuning; cascaded coupling1 引言微波滤波器是通信设备中不可或缺的无源器件。
17、三端口网络和功分器
ANG=90 Deg R=radius4 mil
MCURVE ID=TL4 W=width1 mil
ANG=180 Deg R=radius1 mil
MCURVE ID=TL12 W=width2 mil
ANG=180 Deg R=radius3 mil
BType=2 M=0.6
MTRACE ID=Dummy4 W=40 mil L=384 mil
BType=2 M=0.6
MTRACE ID=X7 W=55 mil L=400 mil
BType=2 M=0.6
MTRACE ID=X6 W=55 mil L=400 mil
BType=2 M=0.6
MTRACE ID=X5 W=55 mil L=400 mil
得到：
2 2 2 2
V1e jV0 2
奇模：
中线电压为零，中心平面的两个点接地； 端口1短路； 端口2全部功率传送到电阻上（传输线侧开路）
再求出当端口2和端口3终端接匹配负载是，端 口1处的输入阻抗；端口1匹配。
对于Wilkinson分配器，其S参数如下：
S11 0
S22 S33 0
Rho=1 Tand=0 ErNom=9.8 Name=SUB1
MLIN ID=TL10 W=width1 mil L=width2 mil
2
MTEEX$
3
ID=MT2
1
MCURVE ID=TL6 W=width2 mil
ANG=90 Deg R=radius2 mil
2
MTEEX$
3
ID=MT5
1
This example demonstartes EM analysis of a Wilkinson power divider. By using straight lines instead of curves the simulation meshes much more efficiently. This is a good approach to designing EM structures as you get faster results while gaining the accuracy of a full-wave EM analysis.
微波电路基本原理与设计方法
微波电路基本原理与设计方法微波电路是指工作频率在1 GHz至300 GHz范围内的电路。
由于微波信号的特殊性质，微波电路的设计与普通射频电路有较大的区别。
本文将介绍微波电路的基本原理和设计方法。
一、微波电路的基本原理微波电路的基本原理包括微波信号传输特性、微波谐振现象以及微波传输线特性等。
1. 微波信号传输特性微波信号在传输过程中会产生传播损耗、反射损耗和衰减损耗等。
了解微波信号传输特性对于微波电路的设计至关重要。
2. 微波谐振现象微波电路中常常使用谐振器来实现对特定频率微波信号的选择性放大或滤波。
因此，了解微波谐振现象对于微波电路的设计和优化至关重要。
3. 微波传输线特性微波传输线是微波电路中的重要组成部分，其特性包括传输线的阻抗特性、传播常数特性等。
了解微波传输线特性可以帮助我们设计出更加优秀的微波电路。
二、微波电路的设计方法微波电路的设计方法通常包括仿真分析、参数优化和实验验证等步骤。
1. 仿真分析仿真分析是微波电路设计的重要环节之一。
通过使用专业的微波电路仿真软件，可以对设计方案进行仿真分析，从而评估其性能和可行性。
常用的微波电路仿真软件包括ADS、CST等。
2. 参数优化通过对仿真得到的电路参数进行优化，可以得到更佳的性能。
参数优化方法有很多种，可以使用遗传算法、粒子群算法等进行优化。
3. 实验验证在完成仿真分析和参数优化后，需要进行实验验证。
通过在实际硬件中实现设计方案，并利用专业的测量仪器对其进行测试，从而验证设计方案的性能和可行性。
总结：微波电路的基本原理和设计方法是微波电路领域的重要内容。
了解微波电路的基本原理，可以更好地进行微波电路的设计和优化。
同时，合理运用仿真分析、参数优化和实验验证等方法，可以设计出性能优秀的微波电路。
在今后的微波电路设计中，我们应该继续深入学习和探索微波电路的基础知识，不断提高自己的微波电路设计能力。
微波电子线路-西安电子科技大学5
4
八毫米开腔用于弹道靶尾迹电子密度测量
西安电子科技大学
微带分支线本振反相
5
八毫米开腔用于弹道靶尾迹电子密度测量
西安电子科技大学
波导正交场 可以看出，信号功率同相等幅加于二管。本振功率等幅反相加于 二管本振场和信号场是互相垂直的，名曰正交场。该混频器频带宽， 隔离好。 波导魔 T
6
八毫米开腔用于弹道靶尾迹电子密度测量
单平衡混频器:电路不复杂,性能好、应用最广泛。 双平衡混频器:电路复杂、性能优越、在要求很高的场合应用。 镜频回收混频器:新技术电路要精心设计、制作、调试。 以上电路中前三种电路都是镜像匹配混频器,重点掌握双管单平衡混频
1
八毫米开腔用于弹道靶尾迹电子密度测量
西安电子科技大学
器电路形式、原理、分析与设计。 二、 单端混频器电路 典型的微带单端平衡混频器电路 如右图所示,信号和本振经定向耦合器加于肖特基管上,定向耦合器的 耦合度一般取 10db 左右， 太强了,信号损失严重、 太弱了本振功率要求太高. 管子前面的相移段使管子复数阻抗变成纯电阻再经 驻波比,管子后面
其中中频电流成分为
i01 = g1Vs cos(ω s − ω L )t = g1Vs cos ω 0t i02 = g1Vs cos(ω s − ω L + π )t = − g1Vs cos ω 0t
总输出中频电流为 i0 = i01 − i02 = 2 g1Vs cos ω 0t 对随同本振进入的噪声 u1n = Vn cos ω nt
西安电子科技大学
2
π
2
型 ( 90o ) 移相型平衡混频器 这种混频器的输入端是一个分交电桥，加到两管上的信号相位差为 。
π
2
微波电子线路-西安电子科技大学1
微波电子线路雷振亚李磊宁高利课时46学时1 绪论——微波电子系统介绍一、本课程在微波技术中的地位名称与内容微波技术与微波电子线路有源与无源信号产生、变换、控制二、本课内容的重要性1，本课的电路是决定微波及电子设备性能的关键2，本课的内容是科学技术的难点和尖端3，本课要求宽广的技术基础和先修课程电磁场微波技术、电路理论与电子技术、半导体技术三、微波电子系统的组成与应用发射振荡、调制、放大、检示接收放大、混频、本振、中放应用：1.无线通信系统空间通信，远距离通信，无线对讲，蜂窝移动，个人通信系统，无线局域网，卫星通信，航空通信，航海通信，机车通信，业余无线电等2.雷达系统航空雷达，航海雷达，飞行器雷达，防撞雷达，气象雷达，成像雷达，警戒雷达，武器制导雷达，防盗雷达，警用雷达，高度表，距离表等3.导航系统微波着陆系统（MLS），GPS，无线信标，防撞系统，航空、航海自动驾驶等4.遥感地球监测，污染监测，森林、农田、鱼汛监测，矿藏、沙漠、海洋、水资源监测，风、雪、冰、凌监测，城市发展和规划等5.射频识别保安，防盗，入口控制，产品检查，身份识别，自动验票等6.广播系统调幅（AM），调频（FM）广播，电视（TV）7.汽车和高速公路自动避让，路面告警，障碍监测，路车通信，交通管理，速度测量，智能高速路。
8.传感器潮湿度传感器，温度传感器，长度传感器，探地传感器，机器人传感器等。
9.电子战系统间谍卫星，辐射信号监测，行军与阻击。
10.医学应用磁共振成像，微波成像，微波理疗，加热催化，病房监管等11.空间研究射电望远镜，外层空间探测，12.无线输电空对空，地对空，空对地，地对地输送电能。
微波电子线路的这些应用各有侧重，又有共性。
下面以通信和雷达为例介绍工作体制。
四、微波电子系统举例通信基本结构三种移动通信体制综合数据链卫星通讯雷达基本结构测速雷达系统测高雷达交警使用测速雷达目标向着雷达运动，反射波的频率要增加；如果目标远离雷达运动，反射波的频率会降低。
微波电路设计与应用
微波电路设计与应用微波电路是一种用于处理高频信号的电路，广泛应用于通信、雷达、卫星传输等领域。
本文将介绍微波电路设计的基本原理和应用案例。
一、微波电路设计基础1. 微波信号特性微波信号是高频信号，其频率范围通常介于300MHz至300GHz之间。
与低频信号相比，微波信号具有短波长、高频率和高传输速率的特点。
2. 微波器件微波电路的基本组成是微波器件，其中常见的有微带线、异质结、谐振腔和射频开关等。
这些器件具有特殊的电学和磁学特性，可用于放大、滤波、调制和解调微波信号等功能。
3. S参数与传输线理论在微波电路设计中，常用S参数描述器件和网络的性能。
S参数是一种描述器件或网络中电磁波传播特性的方法，它包含了反射损耗和传输损耗等信息。
传输线理论是微波电路设计的重要基础，它描述了微波信号在导线中的传输过程。
二、微波电路设计流程1. 设计需求分析首先，需要明确设计的需求和目标，包括频率范围、增益要求、带宽等。
同时，还需要考虑实际应用环境和可行性，确保设计的可实现性。
2. 设计方案选择根据需求分析，选择合适的设计方案。
常见的微波电路设计方案包括微带线滤波器、宽带放大器、混频器等。
选择合适的方案需要考虑器件特性、尺寸约束和性能要求等因素。
3. 电路建模与仿真利用电磁仿真软件，对设计方案进行建模和仿真。
通过仿真可以分析电路的工作原理、性能参数和优化方案等。
同时，还可以评估电路的稳定性和抗干扰能力。
4. 参数优化与电路优化根据仿真结果，对电路参数进行优化。
优化可能涉及到电路元件的尺寸、材料选择和布局等方面。
通过参数优化，可提高电路的性能和稳定性。
5. 器件选型与电路实现根据电路设计需求，选择合适的微波器件。
在器件选型时，需要考虑参数匹配、功率容量和可靠性等因素。
选定器件后，可以进行电路原理图的绘制和PCB布局设计。
6. 电路测试与调试制作完电路后，需要进行测试与调试。
测试可包括S参数测试、频率响应测试和功率测试等。
微波技术与微波器件课程设计
微波技术与微波器件课程设计1. 课程概述本课程是一门关于微波技术及微波器件的课程设计，旨在提高学生对微波技术及器件理论的认识，并通过实践操作来加深对微波器件的理解与掌握实现自我设计和制造微波器件的能力。
本课程的重点内容包括微波器件设计的基本原理、微波器件市场现状、微波器件测试方法和仿真分析等，课程主要由理论和实践两部分组成。
2. 课程设计目的本课程设计旨在让学生掌握基本的微波器件的原理与技术，了解微波器件市场现状，能够进行微波器件的设计、测试与仿真，同时培养学生的实践操作能力。
通过本课程的学习，学生能够了解微波器件的基本结构、参数和工作原理，能够进行微波器件的设计和仿真，掌握微波器件的测试与分析方法，使学生在将来的工作中更加游刃有余。
3. 课程设计内容3.1 微波器件设计的基本原理本章主要介绍微波电路的基本概念，学习常用的微波电路模型以及微波器件的基本参数及其影响因素。
本章主要介绍微波器件市场的现状以及微波器件的应用，包括微波器件的种类、主要应用领域，以及市场上常用的微波器件厂家等。
3.3 微波器件测试方法本章主要介绍微波器件的测试方法，包括微波器件常用的测试仪器、测试方法和测试数据分析等。
3.4 微波器件仿真分析本章主要介绍微波器件的仿真分析方法，包括微波器件的电磁仿真分析、电路仿真分析和系统仿真分析等。
4. 课程设计实验4.1 微波器件的设计与制造学生需按照老师布置的作业，独立完成一个微波器件的设计与制造，设计出一个具体微波器件并制造出实物，并通过测试和仿真分析来验证器件的性能。
4.2 微波器件测试与数据分析学生需完成一个对微波器件进行测试的实验，并对实验数据进行分析，包括对接头损耗、器件的S参数、带宽等参数的测试和分析。
学生需完成一个微波器件系统的仿真实验，根据具体的实验任务和要求，设计仿真实验方案、仿真算法以及验证仿真结果等。
5. 总结本课程的设计和实验旨在提高学生对微波技术及器件的理解，并通过实践操作来加深对微波器件的认识，使学生具备一定的自主设计、制造和测试微波器件的能力。
微波电路设计与优化
数据链路协议1. 介绍数据链路协议是计算机网络中用于在物理层和网络层之间传输数据的协议。
它定义了数据的格式、传输方式、错误检测和纠错等相关规范，以确保数据能够可靠地从源节点传输到目的节点。
2. 数据链路协议的分类数据链路协议可以分为两种主要类型：点对点协议和广播协议。
2.1 点对点协议点对点协议是一种在两个节点之间直接建立连接的协议。
这种协议通常用于连接两台计算机或两个网络节点之间的通信。
常见的点对点协议包括HDLC（高级数据链路控制协议）、PPP（点对点协议）和SLIP（串行线路IP协议）等。
2.1.1 HDLCHDLC是一种通用的数据链路协议，它广泛应用于广域网和局域网中。
它提供了数据的可靠传输保证，并支持多种传输方式，如全双工和半双工。
HDLC使用帧结构来传输数据，并在帧中包含了控制信息，用于同步数据的传输。
2.1.2 PPPPPP是一种用于点对点连接的数据链路协议。
它提供了一种可靠的、全双工的数据传输方式，并支持多种底层物理介质，如串口、以太网和无线网络等。
PPP可以在不同的网络层协议之间进行封装，如IP、IPX和AppleTalk等。
2.1.3 SLIPSLIP是一种简单的点对点协议，用于串行线路上的IP数据传输。
它不提供数据的可靠性保证和错误检测功能，仅仅是将IP数据包封装到串行线路上进行传输。
2.2 广播协议广播协议是一种在多个节点之间进行通信的协议。
这种协议通常用于局域网中，其中的节点可以通过广播方式发送数据包给网络上的其他节点。
常见的广播协议包括以太网中的CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）协议和WiFi中的CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）协议等。
2.2.1 CSMA/CDCSMA/CD是以太网中使用的一种广播协议。
它通过侦听信道上的载波来检测冲突，并采取碰撞避免的措施来提高数据的传输效率。
CSMA/CD协议在发生冲突后会进行退避操作，以减少冲突的概率，并最终完成数据的传输。
电路中的微波技术与微波器件设计
电路中的微波技术与微波器件设计在现代电子技术的发展中，微波技术成为了重要的一环。
微波技术通常用于高频、高速传输和通信领域，因其具有高速、高效、高频等特点而备受关注。
本文将介绍电路中的微波技术以及微波器件的设计原理和方法。
一、微波技术概述微波技术是指在射频（Radio Frequency，RF）和毫米波（Millimeter Wave，MMW）频段内工作的一种电子技术。
其工作频率一般在300MHz到300GHz之间，相应的波长为1mm到1m。
相较于一般的电子技术，微波技术具有以下特点：1. 高频特性：微波技术的工作频率较高，具有较高的频带宽度和信号传输速度，适用于高速数据传输和通信应用。
2. 小尺寸特性：微波器件相比于常规电子器件更小巧，可以集成在微型电路中，便于系统的设计和布局。
3. 低损耗特性：微波信号在传输过程中，由于其高频特性，会引发较大的能量损耗，但相对于其他射频信号而言，微波信号的损耗较低。
二、微波器件的分类微波技术的应用需要相应的器件支持，微波器件作为微波技术的基础，具有重要的意义。
根据其用途和工作原理，微波器件可以分为以下几类：1. 微波放大器：微波放大器用于增加微波信号的幅度。
根据工作原理的不同，微波放大器可以分为二极管放大器、场效应管放大器、功率放大器等。
2. 微波混频器：微波混频器用于将两个不同频率的微波信号进行混合，在输出端产生其和频和差频信号。
广泛应用于通信系统和雷达等领域。
3. 微波继电器：微波继电器用于在微波电路中进行信号的切换和传输。
其具有低损耗、高隔离度等特点，常用于无线通信、微波测量等领域。
4. 微波滤波器：微波滤波器用于在微波电路中对特定频率范围进行滤波，以消除干扰和杂散信号。
常见的微波滤波器类型有低通、高通、带通和带阻滤波器等。
5. 微波天线：微波天线是将电路中的微波信号辐射到空间中或从空间中接收微波信号的装置。
根据其结构和应用，微波天线可分为微带天线、开槽天线、小型化天线等类型。
微波电路基本原理与应用概述
微波电路基本原理与应用概述随着通信技术的快速发展，微波电路在电子设备和通信系统中得到了广泛的应用。
本文将对微波电路的基本原理和应用进行概述，并介绍一些相关的实际应用案例。
一、微波电路的基本原理微波电路是指工作频率在300MHz至300GHz之间的电路。
与传统的低频电路相比，微波电路具有许多独特的特性和原理。
1. 电磁波传输微波电路依赖于电磁波的传输和处理。
电磁波在微波频段内能够有效传输，并能够通过合适的天线进行接收和发射。
电磁波的传输特性决定了微波电路的工作原理和性能。
2. 高频特性微波电路的工作频率很高，因此需要考虑高频特性。
高频信号的传输会引起许多传输线效应，例如衰减、相位延迟和反射等。
微波电路设计需要考虑这些因素，以保证信号质量和稳定性。
3. 射频功率放大微波电路可以通过电子器件实现射频功率放大。
常用的射频功率放大器包括微波管、半导体器件和集成电路等。
这些器件能够将微弱的射频信号放大到足够的功率，以满足通信系统的需求。
二、微波电路的应用微波电路在通信、雷达、卫星通信、无线电视和医疗设备等领域中有广泛的应用。
以下是一些常见的微波电路应用案例。
1. 通信系统微波电路在通信系统中扮演着关键的角色。
微波电路可以用于信号的调制、解调、放大和滤波等处理。
同时，微波电路也用于无线通信连接的建立，如天线和收发器等。
2. 雷达系统雷达是一种通过发送和接收微波信号来探测和测量目标的系统。
微波电路被广泛应用于雷达系统的发射和接收模块中。
微波电路能够实现高频率的信号发射和接收，从而提高雷达系统的性能和灵敏度。
3. 卫星通信卫星通信是现代通信系统中不可或缺的部分。
微波电路在卫星通信中用于地面站和卫星之间的信号传输和处理。
微波电路能够实现高速数据传输和稳定信号接收，确保通信质量和可靠性。
4. 无线电视微波电路也广泛应用于无线电视系统中。
微波电路能够提供高频信号的传输和处理，以支持无线电视信号的传送和接收。
微波电路的应用使得无线电视信号具有更好的质量和覆盖范围。
微波技术与微波电路课程设计 (2)
微波技术与微波电路课程设计1. 课程设计背景微波技术及微波电路设计是现代通信和雷达技术的重要组成部分。
掌握微波技术及微波电路设计是电子信息工程专业学生必修的一门课程。
本课程利用硬件实现的方法，让学生在实践中学习微波技术和电路设计基础。
2. 课程设计目标本课程设计旨在通过实践，帮助学生掌握以下内容：•理解微波技术的基本原理和性质•掌握微波电路基础知识•能够独立设计和优化微波电路系统•能够使用仿真工具进行微波电路的设计与验证3. 课程设计内容本课程设计分为以下几个阶段：第一阶段：基础电路实验在第一阶段中，学生需要完成以下实验：1.用负载箱和多用表测量器件的基本参数和S参数。
2.在仿真软件中，模拟产生各种普通微波电路，如色散、滤波和匹配。
第二阶段：微波ITU Radio频带工程实验在第二阶段中，学生需要完成以下实验：1.实现ITU频段中的微波电路。
2.在仿真平台中实现一些微波OSC电路性能。
第三阶段：基于实验的电路设计在第三阶段中，学生需要完成以下实验：1.实现一种基于实验的微波极向电路。
2.匹配和优化内部和外部子电路。
4. 课程设计流程本课程设计流程如下：第一周1.介绍电路设计一般规则以及使用的工具（ADS软件）。
2.补充前一次课程设计的基础知识。
第二周1.实验一：微波有源器件S参数测量实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第三周1.实验二：微波电路匹配实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第四周1.实验三：微波滤波器设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第五周1.实验四：微波放大器设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第六周1.实验五：微波无线电频段设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第七周1.实验六：微波天线设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
5. 课程设计总结微波技术及微波电路设计课程设计是电子信息工程专业的一门重要课程。
通过本课程设计，学生可以深入了解微波技术的基本原理和性质，掌握微波电路基础知识，并能够独立设计和优化微波电路系统。
4、波导滤波器设计
π wλB
2 gn gn+1
λgi0 ∆f wλi = λ f 0 0
2、耦合设计 、 WR62波导：15.799mm*7.899mm 波导： 波导
Z0A K01 Z0
S21 = 2 jK′ − j K′
d
do
Coupling S21 (dB) 1 -16.14 2 -40.40 3 -43.47 4 -43.93 5 -43.47 6 -40.40 7 -16.14
lengt h2 wid th2
lengt h2 wid th3
lengt h1 wid th2
wid th1
a / b 2 port 1
耦合膜片设计 传输线段设计
symmetry boundary
设计步骤 1、由滤波器指标得到原型电路：得到K变换器的值； 、由滤波器指标得到原型电路：得到 变换器的值 变换器的值； 2、膜片尺寸设计（耦合设计）：使用HFSS优化膜片 、膜片尺寸设计（耦合设计）：使用 ）：使用 优化膜片 尺寸，得到要求的 变换器的值对应膜片的尺寸 变换器的值对应膜片的尺寸； 尺寸，得到要求的K变换器的值对应膜片的尺寸； 3、传输线尺寸设计（谐振器设计）：得到各传输线段 、传输线尺寸设计（谐振器设计）：得到各传输线段 ）： 的长度 优点： 优点： • 每一步仅仅有简单结构仿真，速度快； 每一步仅仅有简单结构仿真，速度快； • 每一步仅仅有一个优化变量，收敛快速； 每一步仅仅有一个优化变量，收敛快速；
′ Ln = g n
′ Cn = g n
′ Rn+1 = g n+1
或
′ Gn+1 = g n +1
阶梯ＬＣ到 阶梯ＬＣ到 ＬＣ 单一元件低通
微波器件与电路实验课程设计
系列 电磁 场与微波教学及实验实践方 面的改革 ， 涉 及 到课 程体 系设计 、 实验手 段改进 、 采 用 网络 虚拟 教
学等 。 北京航空航 天大学的全绍 辉副教授在微 波专
业核 心课 程“ 微波技术” 教学 中设计并构 建 了“ 微 波学 堂” 网， 将课 程教学 、 实验实践环节通过 网上交流互 动 的形式体 现出来 ， 大大提高 了学生 的学 习兴趣和课 程 教学效果Ｉ 引 。 但是 由于微波仪器价格昂贵 ， 组建大规模 多 台套 的微波实验装置 ，对于高校来说 是不现 实的 ，
所 以高校 实验课程往往一般是采用 软件 仿真 ， 或 者是 频 段集 中在 低频 ， 而且大 多是针 对无 源 电路 ， 缺 少微
波 有源 电路 的实验 课程 。本文 作者长 期担任 微 波 电
路、 电子 实验任课 教师 ， 承担 多项微波 测量 系统研 制
任务 ， 结合 作者 多年工程 经验 和教学 经历 ， 力 争设 计 符合 当今社会研究热点 的微波 电路实验课程 。
二、 设 计 原 则
京航空航天大学共３ １ 支 队伍参 赛有２ １ 队获奖 ， 其 中选 择高频类题 目共有６ 支参赛 队 ， 仅有１ 组获得北京 市三
等奖 ，在 未获奖 的 １ ０ 支 队伍 中 占合 理的实验 内容 ， 提 高学生 的学 习兴 趣和
思维能力 。 微波器件课程涉及 的经典器件理论知识都 是上个世纪诞生 的 ，几十年来基 本没有大 的改变 ， 而
２ ０１ ５年 ４ 月
教 育 教 学 论 坛
Ｅ ＤＵ ＣＡ ＴＩ ＯＮ ＴＥ Ａ ＣＨＩ Ｎ Ｇ Ｆ ＯＲＵ
Ａｐｔ ． ２ ０１ ５
第 １ ４ 期
Ｎ ０． １４
微波毫米波电路分析与设计PPT
优点：无需调整即可满足指标 可大量生产
集成电路的发明者：德州仪器公司
杰克·基尔比（Jack Kilby）1958年9月
微波毫米波电路分析与设计
17
1958年9月，美国德州仪器公司的青年工程师杰克·基尔比（Jack Kilby）， 成功地将包括锗晶体管在内的五个元器件集成在一起，基于锗材料制作了一 个叫做相移振荡器的简易集成电路，并于1959年2月申请了小型化的电子电 路专利（专利号为No.31838743，批准时间为1964年6月26日），这就是世界 上第一块锗集成电路。
• 20世纪五六十年代后，微波半导体器件出现
• 金属半导体二极管、硅双极晶体管、砷化镓金属半导体场效应管、雪崩 二极管、耿氏二极管、隧道二极管和PIN管
晶体管的发明人——肖克莱、巴丁、布拉顿 1947年 1956年获诺贝尔物理学奖
微波毫米波电路分析与设计
16
• 微波混合集成电路（MIC）—利用平面微波传输 线和薄膜淀积与光刻技术制作而成
Applications, 电子工业出版社（中、英本）
微波毫米波电路分析与设计
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本课程的练习和考核方式
Hale Waihona Puke n 考核方式： n 平时考查（30%）：
学生到课、听 课、作业、 课堂问答等
n 期末考试（70%）： n 成绩评定依据 ：
闭卷考试
平时考查和期末考试综合考虑
微波毫米波电路分析与设计
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微波毫米波电路分析与设计
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蜂窝电话系统 微波频率高，频带宽 信息容量大
微波技术与微波电路课程设计
微波技术与微波电路课程设计一、课程设计背景微波技术与微波电路是通信工程、电子信息科学与技术等专业中的重要基础课程。
该门课程主要涉及微波信号传输原理、微波器件与电路设计、微波天线设计等方面内容。
本门课程的课程设计，旨在帮助学生进一步掌握微波电路的设计和实现技术，并通过实际操作锻炼学生的实验能力和综合实践能力。
二、课程设计内容本次课程设计的主要内容是设计一个微波混频器电路。
所谓混频器，是指将两个不同频率的信号输入混合后得到一个新的信号。
混频器是微波电路中的常用部件，用于频率加减、倍频、相位检测等多种应用。
具体设计要求如下：1.设计一个基带频率为10MHz的信号源，并将其输入至混频器中。
2.设计一个本振频率在1GHz~2GHz范围内的信号源，并将其输入至混频器中。
3.将混频器的输出信号通过频率分析仪进行频谱分析，并进行功率检测。
4.设计合适的滤波电路，滤除杂散频率和噪声。
5.对于设计的混频器电路，进行仿真验证和实际测试，并对测试结果进行分析。
6.撰写实验报告，详细记录电路设计、仿真、测试过程、测试结果和分析。
三、课程设计实施1. 信号源设计在信号源的设计中，可以采用阻抗匹配技术、电容调整技术等手段，使信号源的输出可靠、稳定。
具体的设计方法和设计参数可以根据课本和实验指导书进行参考。
2. 混频器电路设计通常混频器电路的设计需要考虑其工作频段、转换损耗、隔离度、IP3点等指标。
在设计中，需要采用合适的电路结构，如双平衡混频器、均衡混频器等，以达到较好的性能指标。
3. 滤波电路设计滤波电路的设计目的是去除混频器输出信号中的噪声和杂散频率，使输出信号纯净。
在滤波电路的设计中，需要选择合适的滤波器类型和参数，并通过实验验证其性能。
4. 仿真和测试在完成混频器电路的设计和滤波器的设计后，需要进行仿真和测试。
通过仿真和测试可以检验设计的电路是否合理和达到了预期的性能指标。
5. 实验报告撰写实验报告应详细记录电路设计、仿真、测试过程、测试结果和分析，包括电路图、电路参数、仿真软件截图、实验过程照片等内容。
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机电产品： Maxwell2D：精确的二维电磁场分析，温度场，有限元分析 软件。 Maxwell3D：高精度电磁场，温度场，有限元分析软件。 SIMPLORER：包含电路，机电系统，控制算法在内的多工 程领域系统仿真软件。 RMxprt：旋转电机设计专家。 PExprt：开关电源设计软件。 选项： AnsoftLinks：接口软件，可直接导入/出设计数据。 Full-wave Spice：超宽带SPICE模型发生器。 ePhysics：电磁应用中热和应力作用分析（中文网站错误） Optimetrics：参数化，敏感性及优化智能引擎。
二、课程内容
• 微波器件和电路 • 微波CAD软件
典型器件设计的CAD范例
设计理论 + CAD
即不空谈理论，也不是CAD软件教学
微波器件和电路多种多样，丰富多彩
术业有专精，现代分工越来越细Fra bibliotek典型器件：常用、有代表性、由简到繁
注意理论应用，设计思想等
滤波器制造
有限元分析波导结构软件
大功率功放功率测试
CST Microwave Studio
Welcome to CST MICROWAVE STUDIO® the specialist tool for the fast accurate simulation of high frequency problems.
Main Features 1.Broadband calculation of S-parameter and antenna problems. 2.Calculation of 3D eigenmodes. 3.Modal Analysis: Improved S-parameter solver for extremely high resonant structures, based on 3D eigenmode calculation. 4.Frequency domain solver with adaptive sampling. 5.Powerful macro language (VBA), OLE automation server. 6.Fast, accurate and memory efficient Finite Integration Method (FI-Method) with Perfect Boundary Approximation™ (PBA). 7.Expert system based automatic mesh generation with 3D adaptive mesh refinement. 8.Fully parametric 3D ACIS based solid and curve modeling. 9.Import and Export of SAT, Step, CATIA®, Pro/E®, IGES or STL 3D CAD data. 10.Import and Export of DXF 2D CAD data. 11.Import GDSII and Gerber 2D CAD data. 12.Import of voxel data models (Human Model Data). 13.AR-Filter analysis for resonant structures. 14.Farfield (2D, 3D, gain, angular beam width and more) and radar cross section (RCS) calculation. 15.Efficient build-in optimizer. (Powell and Quasi-Newton type, advanced multilevel interpolation schemes) 16.Parameter Sweeps. work Parameter Extraction. 18.Spice Model Extraction
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早期的波导、场论 —— 现代微波工程的分布电路分析 • 当今大多数微波工程师从事平面结构元件和集成 电路设计，无需直接求助于电磁场分析； • 当今微波工程师的基本工具是微波CAD软件和网 络分析仪； • 微波工程仍然离不开电磁学，学生仍将从揭示事 务的本质中受益，但是把重点改变到微波电路分 析和设计上来这一点是不容置疑的。 —— David M.Pozar《微波工程》
“学以致用”——理论和工程的“桥梁”没有建立， 缺乏动手的能力和模仿的机会； 学校只讲理论，公司只讲产品； 理论知识的应用产生产品的过程往往被忽略； 学习、模仿、思考、实践—— 相对的，理论研究发展、数值算法分析中的创 新过程比较引起注意；大家也比较“会”文章的发 展创新； 缺乏创新 基础扎实，合理猜想，大胆实践，谨慎操作！
集总元件器件
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微波CAD软件，多种； 应用领域、算法更有不同，各具特色； 应用CAD的基础是“电磁场微波理论”； Ansoft HFSS，Ansoft Designer， Microwave Office CST ADS
在一门有成效的微波工程课程中，应有两项重 要内容：使用计算机辅助设计（CAD）模拟软件和 微波实验训练。 —— David M.Pozar《微波工程》 • Ansoft：HFSS, Designer, ePhysics,-----• CST • Microwave Office • IE3D • ADS (Advanced Design System) • FEKO • QFDTD • ------
Ansoft公司的软件产品，是通过高性能的设计和仿真评 估电子产品及系统来帮助我们的客户提升竞争优势。 高频产品： Ansoft Designer：全新的射频、微波及无线通信领域，电 磁场、电路及系统仿真的综合解决方案。 HFSS：三维高频电磁场分析软件。 Nexxim：下一代频域和时域仿真器。 信号完整性产品： Q3D Extractor：电磁参数自动提取工具。 DesignSI：扩展Ansoft Designer设计平台在高性能信号完 整性的应用软件。 SIwave：高速PCB和高密度IC封装信号完整性和功率传输 全波高密度分析工具。 TPA：全自动三维封装信号完整性分析软件。
现代微波电路和器件设计
1、概述
苏涛 2008年春
现代微波电路和器件设计
一、课程设置目的
二、课程内容
三、考核方法
四、讨论
一、课程设置目的
“英雄无用武之地”——理论与实践脱节
“书到用时方恨少”——理论知识没有“掌握” 电磁场理论 微波网络 天线原理 射频电子电路 电子线路、高频、物理 高数、矩阵论、线性代数、矢量分析、复变函数 —————