实验一电磁场与微波软件功能介绍

匹配点
-jx
1.05 1.05 Γr r( 0, θ ) , Γr r( 0.5, θ ) , Γr r( 1, θ ) , Γr r( 2, θ ) , Γx r( 2, θ ) , Γx r( 1, θ ) , Γx r( 0.5, θ ) , Γx r( 0.5, θ ) , Γx r( 1, θ ) , Γx r( 2, θ ) , Γ i( 0.1, θ ) , Γ i( 0.5, θ ) 1.05
a2 = 0
a1
[S]
b1 [ b ]=[ s ] [ a ] a2
为端口T1在端口T2匹配时的反射系数。
a1 = 0
为端口T2在端口T1匹配时的反射系数。
a2 =0
为端口T2匹配时T1端口到T2端口的传输系数，反映系统的 正向传输特性。 为端口T1匹配时T2端口到T1端口的传输系数，反映系统的 正向反向隔离特性。
a1 = 0
ai、bi分别为输入、输出信号的振幅大小。
Smith Chart
• Smith Chart是处理传输线理论的最好可视 是处理传输线理论的最好可视 图形处理工具，具有直观、 图形处理工具，具有直观、方便和易于理 解得到广泛应用， 解得到广泛应用，是射频与微波电路处理 的重要工具。 的重要工具。
RT/duroid® Series RO4000® Series TMM® Series 图27 Rogers公司生产的几种微波介质基片
常用微波仿真软件介绍
Agilent ADS（基于路仿真，但提供矩量法进行场分 （基于路仿真， 析）
ADS软件全称 Advanced Design System， 是由Agilent公司出的一款电路设计CAD软 件，功能极为强大。它可以进行：直流仿 真、交流仿真、S参数仿真和优化、瞬态分 析、小信号分析、非线性电路分析（比如 谐波平衡法）、提供矩量法进行场仿真、 系统仿真等。
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练习一
• 1、设计高通滤波器 • 2、设计带通滤波器 • 3、设计帯阻滤波器
• (4) 节省电路研制过程中的实验器材和加工 提高了经济效益。 量，提高了经济效益。 以上是EDA的主要优点。当然，它也有缺点： 的主要优点。当然，它也有缺点： 以上是 的主要优点 （1）准备工作周折费神（需要编写程序与调 试程序），商用软件也需要熟悉建模过程，建 模的优劣直接影响设计的准确性。 (2) EDA不能保证迭代过程收敛于最佳电路， 得到的 往往是局部最佳，而不是全局最佳。
• （2）设计速度快 ） 由于计算机的运算速度快， 由于计算机的运算速度快，从修改电路元 件到给出分析结果， 件到给出分析结果，一般只需要零点几秒 钟到几秒钟时间。 钟到几秒钟时间。若一个电路的设计要反 复修改几百次， 复修改几百次，其设计周期也不过几十分 钟。
•
（3）能完成传统设计难以完成或无法完成 ） 的任务 由于人工计算难以对电路进行灵敏度和容差 分析，设计者不可能规定元件容差和加工公 差的合理数值，结果往往不是因规定公差过 小而造成加工困难，就是因容差太大致使有 源器件互换性差，电路性能不稳定，产品合 格率低。利用计算机辅助设计，便于对电路 进行灵敏度计算、容差分析和模拟故障分析， 从而大大提高电路的合格率和可靠性。
• Microwave office 基于路仿真软件,可处理任意多层平面结构 基于路仿真软件 可处理任意多层平面结构 的三维电磁场的问题。 的三维电磁场的问题。
EDA具有以下主要优点
• （1）设计质量高 ） 在大多数情况下能使设计的电路同时满足 所要求的各项性能指标。对于一般电路， 通常有多钟指标要求，而在某些指标之间 可能是相互矛盾或相互制约的。在这种情 况下，EDA能设法在各项指标间找出折衷 方案，从而使各项指标都得到较好的满足。
微波半导体器件 微波有源电路 微波电路 微波无源电路 微波平面传输线 微波真空电子器件 微波立体传输线
微波电路
微波混合集成电路示例
微波集成电路（MIC）示例
微波电路
微波单片集成电路（MMIC）示例
微波常用元件
片状叠层电感及线绕电感
片状电阻
贴装可调电容 微波二极管（封装及芯片）
微波电路元件
微波三极管和场效应晶体管（封装及芯片）
ADS原理图工作窗口
所有元件种类列表 历史元件列表
相应种类元件种类列表 电路设计工作区
低通滤波器设计过程
c． 在元件模型列表窗口中选择 Lumped－Components （集总参数元件）项。 d． 从该选项左边面板中选择电容 capacitor C
可以用 Rotate 图标旋转，放好以后，再放入另一个电容。
电抗园
1.05
Smith Chart
电阻园
Γr i( 0, θ ) Γr i( 0.5, θ ) Γr i( 1, θ ) Γr i( 2, θ )
+jx
Γx i( 2, θ ) Γx i( 1, θ ) Γx i( 0.5, θ ) Γx i( 0.5, θ ) Γx i( 1, θ ) Γx i( 2, θ ) Γ r( 0.1, θ ) Γ r( 0.5, θ )
ADS 提供了 design guide，可以方便的设计 功分器、滤波器、功放及振荡器等器件。 ADS的界面清晰、整洁，易于操作。 • Ansoft HFSS（基于场仿真，主要针对无 （基于场仿真， 源电路） 源电路） HFSS（High Frequency Structure Simulator）是美国ANSOFT 公司开发的一 种三维电磁仿真软件,它提供了一个交互式 的界面以简化设计输入。
二端口网络-----与传输系统有二个联络通道 三端口网络-----与传输系统有三个联络通道
四端口网络-----与传输系统有四个联络通道
• 散射矩阵（S参数）意义： 散射矩阵（
T1 T2
b2
比如对一个二端口网络：
b1=S11a1+S12a2 b2=S21a1+S22a2
b1 a1 b s22 = 2 a2 s11 = s21 = b2 a1 b s12 = 1 a2
预备知识介绍
微波系统可以视为由众多网络和传输线构成的系 统，其中每个网络可以是各种微波器件构成。
源 （激励） 微波元件
传输线 传输线
接收 （负载）
网络1
网络2
网络3
按网络与传输系统的通道口数目来分可分为：
一端口网络-----与传输系统有一个联络通道
ex:Source / Load ex:Attenuator / Amplifier ex:Power Divider ex:Directional Coupler
菜单栏
工具栏
文件浏览区
工程管理区
ADS工程主界面
可进行新工程建立、打开已存在工程、 浏览开始工作目录、观察当前目录和打 开范例工程等。
『2』创建新工程
创建项目名称为 lab1。 下面的下拉菜单主要是 设定单位的，在微带线布局时有用，我们选择 millimeter。点击 OK建立新项目，并且会出现 原理图窗口。
微波单片集成电路（MMIC）（封装及芯片）
几种经常使用的微波介质材料
介电常数（εr） 名称 聚四氟乙烯玻璃纤维基片 陶瓷（Al2O3）基片(99%) 微波复合介质基片 RT/duroid 5880 RO4003 TMM10I 2.7 9.6 可选 2.2 3.38 9.8 国产、进口 国产、进口 国产 Rogers公司 Rogers公司 Rogers公司 备注
电磁场与微波实验一
电磁仿真软件功能介绍与使用
微波与电磁场课组
一、实验目的： 实验目的：软件的作用与使用方法； 3、学习集总参数滤波器的设计方法。
二、实验内容
1、微波电路相关概念和特点
什么是微波电路？
• 微波电路顾名思义，就是传播微波信号的 电路，相对于低频电路，它的频率更高， 难度更大。由于频率升高，使它的电路形 式和设计方法都与低频电路不同，需要单 独研究。
『3』检查你的新项目内的文件
a． 看左边的文件浏览窗口。目前显示你在 lab1 项目内。 b． 在主窗口，双击 networks 目录,目前里面没有原理 图文件。
『4』建立一个低通滤波器设计
a． 在主窗口，点击 New Schematic Window 图标 ，也可以使用刚才自动打开的原理图窗口。 b． 储存原理图。点击图标，取名 lpf。现在network 目录中会出现 lpf.dsn 文件。
实 际 阻 抗 及 导 纳 原 图
ADS概述与基本操作
• 基础界面、ADS 文件、原理图、模拟、和 数据显示等内容。另外还介绍一个简单的 例子。
三、实验步骤
设计一个中心频率为5GHZ的集总参数低 的集总参数低 设计一个中心频率为 通滤波器。 通滤波器。
『1』启动ADS主界面
很简单，在开始菜单选择图标，运行后界面如下：