微波电路设计-平行线耦合器设计报告
微波实验一平行双导线
微波实验一平行双导线利用HFSS对平行双导线进行仿真一．实验要求选用一种电磁微波仿真软件（如HFSS、CST等），完成平行双导线的模型设计，对平行双导线的场结构进行分析，包括：导体内部的场和功率传输情况；导体外部空间的场和功率传输情况；调整导体参数后的变化情况；调整传输线电尺寸（包括线间距、线长度）后的变化情况；调整填充媒质电磁参数后的变化情况等。
二．实验内容1.建模将两个平行铜导线置于真空的圆柱内，以便观察外部场。
首先建立两个半径0.2mm、长10mm、圆心间距为1mm的圆柱（材料为copper）作为平行双导线，再用一个长10mm、内部为真空的圆柱将其包裹。
设置边界条件与激励源，将内部的平行双导线均设置成理想边界条件，在大圆柱上底面设置wave port激励源。
求解和扫描设置2.仿真以50Ghz的solution frequency进行分析，查看不同场分布。
（1）导体内部的场和功率传输情况内部电场E和磁场H:（1）导体外部空间的场和功率传输情况外部电场E和磁场H:磁场局部放大图：内部功率传输：外部功率传输：从图像上可以看到，导体上并没有功率的传输，说明导体只起边界引导作用。
（2）调整传输线电尺寸后的变化情况条件1：将传输线由10mm变为15mm，观察结果内部电场E和磁场H:外部电场E和磁场H:条件2：调整传输线的间距由1mm变为2mm，观察现象内部电场E和磁场H:外部电场E和磁场H:内部功率传输：外部功率传输：（3）调整填充媒质电磁参数后的变化情况条件：改变填充媒质电磁参数，将大圆柱内由真空（vacuum）变为聚四氟乙烯teflon 内部电场E和磁场H:条件改变后，导线上有一些功率传输的迹象，查了一些资料后也没有弄懂原因，还有待我进一步学习。
三．实验总结与感想实验一我选了两个，由于时间原因，没有及时把两个都做完。
做实验之前我对HFSS软件是完全陌生的，开始做时阻挠重重。
经过自己的多次摸索和室友的帮助，我对HFSS软件的应用有了一些认识，能够应用简单的操作实现场和功率传输等问题，也使我对平行双导线有了新的认识。
平行耦合微带线结构
平行耦合微带线结构
平行耦合微带线结构是一种在微波电路中常用的传输线结构，它由两条平行的微带线组成，中间通过空气或介质隔开，形成一个电容耦合区域。
这种结构的特点是具有较高的阻抗匹配性能和较低的插入损耗，能够在高频段实现良好的信号传输。
它的工作原理基于电磁场的耦合理论，当信号在一条微带线上传输时，会在耦合区域产生电磁场，这个电磁场会耦合到另一条微带线上，从而实现信号的传输。
平行耦合微带线结构通常用于制作滤波器、阻抗匹配器、耦合器等微波器件。
它的设计需要考虑到微带线的宽度、间距、介质厚度等因素，以实现所需的阻抗匹配和频率响应。
同时，还需要考虑到制造工艺的可行性和成本等因素。
在实际应用中，平行耦合微带线结构可以通过光刻、蚀刻等微加工技术制作在电路板上，也可以采用 3D 打印等增材制造技术进行制作。
它具有结构简单、易于制造、性能稳定等优点，因此在微波电路中得到了广泛的应用。
实验05：方向耦合器(Directional Coupler)
实验五：方向耦合器（Directional Coupler ） *一．实验目的：1.了解方向耦合器的原理及基本设计方法。
2.利用实验模组实际测量以了解方向耦合器的特性。
3.学会使用微波软件对方向耦合器进行设计和仿真，并分析结果。
二．预习内容：1、熟悉耦合原理的理论知识。
2、熟悉方向耦合器的原理的理论知识。
四、理论分析：（一）方向耦合器的原理：方向耦合器是个四端口网络结构（4－port network ），如图5－1所示。
图5-1方向耦合器方框图其信号输入端（Port-1，Input Port ）的功率为P1，信号传输端（Port-2，Transmission Port ）的功率为P2，信号耦合端（Port-3，Coupling Port ）的功率为P3，而信号隔离端（Port-4，Isolation Port ）的功率为P4。
若P1、P2、P3、P4皆用毫瓦（mW ）来表示，定向耦合器的四大参数，则可定义为：Port-1 P1 Port-2 P2 Port-2 P3Port-4 P4传输系数：12log 10)(P P dB T on Transmissi ⋅-==耦合系数：13log10)(P P dB C Coupling ⋅-== 隔离度：14log 10)(P P dB I Isolation ⋅-==方向性：)()()(dB C dB I dB D y Directivit -==常见的定向耦合器可分成支路型和平行线型两种。
其设计方法如下： 1、支路型（Branch-line Coupler ）其电路根据组成元件可再分为低通L-G 式、高通L-G 式和传输线式，如图5-2(a)(b)(c)所示。
图5-2(a)低通L-C 式支线型耦合器; (b) 高通L-C 式支线型耦合器其设计步骤如下：步骤一：决定耦合器的规格。
包括耦合系数C(dB)、端口的等效阻抗Zo （ohm ）、电路使用的中心频率，fc （Hz ）。
浅析微波耦合器的设计分析
浅析微波耦合器的设计分析摘要：随着现代科技的不断发展，无线通信技术已应用于各个领域中，其中无线通信技术在卫星精确导航、远距离无线通讯、智能测绘遥控、军事电子干扰对抗等领域都有广泛的应用。
因此为了满足日益增多的频率容量需求，便要对密集型的微波频率实行间隔高效的利用，为此交叉耦合方式的高性能耦合器应运而生。
微波技术的发展是以高性能交叉耦合式耦合器元件的研发设计为基础,笔者将会对微波通信系统中的核心无源元件耦合器的设计研发、应用现状，发展前景进行简要概述。
关键词：微波技术；无线通信；测绘遥控；耦合器前言：根据当前信息技术的发展前沿进行分析，其中无线通信技术的研发，无论是对于国家军事还是生活都有紧密的联系。
而耦合器是微波通信系统中主导部分，技术参数要求最高的核心无源元器件，它同样是现代高科技卫星测绘、通信、雷达精确测控的核心元件。
随着无限通线技术的日臻成熟完善，在各领域通信中得到了更为广泛的应用，但是微波波段资源有限，各种通信技术的应用使信息传播中波段频率的间隔越来越小，这就造成了在信息传输过程中波段频率出现重合概率的增大，这样便会使微波通信的准确度不可避免的下降，因此设计研发高性能微波耦合器是科研技术人员面临的重要课题。
一、耦合器技术的性能分析1、当前耦合器技术的发展历程无线微波核心元件的主导部分是耦合器,并且广泛应用于现代卫星遥感测绘系统、现代无线通信与雷达精确遥控等领域，有着不可替代的重要作用。
现代通信系统要求精准度高、抗干扰能力强、体积相对较小、重量较轻等特点，这就对微波耦合器设计研究工作提出了很高的要求，因为耦合器性能高低将直接影响整个无线通信系统的通信质量。
而未来微波耦合器发展方向将是体积更小、重量更轻、工作损耗更小、抗干扰能力更强的耦合器。
目前微波通信技术还主要应用于国防军事方面，普通的民用通信基础设施还没有完善而且价格很高。
现在高端通信技术比如卫星通信、雷达测控等要求微波耦合器具有体积小、重量轻、低损耗、窄频段等特点，因此在进行微波耦合器设计研发工作时，便要求耦合器对微波波段的相位与振幅强度进行精确校正。
微波技术实验指导_报告2017
微波技术实验指导_报告2017Harbin Institute of Technology微波技术实验报告院系：班级：姓名：学号：同组成员：指导⽼师：实验时间：哈尔滨⼯业⼤学实验⼀短路线、开路线、匹配负载S 参量的测量⼀、实验⽬的1、通过对短路线、开路线的S 参量S11的测量，了解传输线开路、短路的特性。
2、通过对匹配负载的S 参量S11及S21的测量，了解微带线的特性。
S11⼆、实验原理（⼀）基本传输线理论在⼀传输线上传输波的电压、电流信号会是时间及传递距离的函数。
⼀条单位长度传输线之等效电路可由R 、L 、G 、C 等四个元件来组成，如图1-1（a ）所⽰。
假设波传输播的⽅向为＋Z 轴的⽅向，则由基尔霍夫电压及电流定律可得下列⼆个传输线⽅程式。
其中假设电压及电流是时间变量t 的正弦函数，此时的电压和电流可⽤⾓频率ω的变数表⽰。
亦即是⽽两个⽅程式的解可写成z z e V e V z V γγ--++=)( (1-1) z z e I e I z I γγ--+-=)((1-2)其中V +,V -,I +,I -分别是波信号的电压及电流振幅常数，⽽+、-则分别表⽰+Z,-Z 的传输⽅向。
γ则是[传输系数]（propagation coefficient ），其定义如下。
))((C j G L j R ωωγ++= (1-3)⽽波在z 上任⼀点的总电压及电流的关系则可由下列⽅程式表⽰。
I L j R dzdV ?+-=)(ωV C j G dz dI+-=)(ω (1-4)将式（1-1）及（1-2）代⼊式（1-3）可得C j G I V ωγ+=++tj e z V t z v ω)(),(=tj e z I t z i ω)(),(=⼀般将上式定义为传输线的[特性阻抗]（Characteristic Impedance ），Z O 。
Cj G L j R C j G I V I V Z O ωωωγ++=+===--++当R=G=0时，传输线没有损耗（Lossless or Loss-free ）。
微波功率耦合器的设计与性能优化
微波功率耦合器的设计与性能优化微波功率耦合器是一种被广泛应用于微波射频领域的能量传输装置。
它的主要作用是将微波信号从一个信号源传输到另一个信号接收器，同时保持信号的连续性和传输效率。
本文将从微波功率耦合器的设计与性能优化两个方面来详细探讨。
一、微波功率耦合器的设计1. 工作原理微波功率耦合器的工作原理是将微波信号从一个主导传输线路接口向外发射一部分能量，同时将其余部分能量反射回主导线路。
这就要求耦合器具有能够平衡主导线路阻抗和接口阻抗的特性，使正向功率和反向功率能够在传输过程中得到传输和平衡。
2. 设计要素微波功率耦合器的设计要素主要包括谐振器尺寸、耦合工具类型，以及阻抗匹配设计等。
对于谐振器尺寸的设计，我们需要考虑到信号的工作频率、耦合器尺寸、以及所需的带宽和插入损耗等参数。
同时，耦合工具类型也需要根据实际需求来选择，以保证传输效率和传输频率的稳定性与可靠性。
最后，阻抗匹配设计是微波功率耦合器设计中最重要的部分之一，它能够使功耗器的功率尽可能的传输到接收器，从而提高传输效率和传输能耗。
二、微波功率耦合器的性能优化1. 插入损耗微波功率耦合器的插入损耗是指信号从输入端到输出端的平均衰减量，插入损耗值越低，耦合器能够匹配不同频率和波长的信号传输，传输效率也就越高。
2. 功率反射系数功率反射系数是表示信号反射回主导线路的程度，功率反射系数值越低，则信号反射量也就越少，传输效率也就越高。
3. 带宽范围微波功率耦合器的带宽范围表示其在传输不同频率的微波信号时的传输效率和传输稳定性。
当带宽范围大时，则耦合器能够传输更广泛的信号频率和波长，传输效率也就越高。
三、结论微波功率耦合器是微波射频技术中一个重要的部分，它可以改善微波信号的传输效率和能耗。
本文从微波功率耦合器的设计和性能优化两个方面进行了详细探讨，希望对相关从业者在微波功率耦合器的选用、优化和使用中提供有效的参考和帮助。
微波电路设计_平行线耦合器设计报告
微波电路设计报告[宽带微带定向耦合器的设计]组长：组员：摘要阐述了平行耦合线定向耦合器的工作原理和设计过程。
根据耦合微带线的主要特征，设计了频率范围为2~4GHz的平行耦合微带线定向耦合器。
根据给定耦合器的技术指标，确定耦合器的类型、结构。
利用ADS、HFSS软件环境设计了平行耦合线定向耦合器的电路模型，并对定向耦合器的S参数进行仿真、优化，已达到预期的设计要求。
关键词：ADS;HFSS;耦合线；定向耦合器；耦合微带线引言微带传输线是最近几年发展起来的一类微波传输线，具有小型、重量轻、频率轻、可集成化、便于与微波集成电路相连接等优点，因此，对于微波集成电路来说是一种非常重要的传输手段。
平行耦合线定向耦合器是在微波集成电路中被应用广泛的反向定向耦合器。
这种平行耦合线定向耦合器通常用带状线或者微带线来实现。
本次设计使用微带线来进行设计。
设计指标要求：1、频率范围：2~4GHz2、耦合度：20±1dB3、插损≤1dB4、隔离度≥20dB5、幅度不平度≤1dB6、相位不平度≤3°7、驻波≤1.5平行耦合线定向耦合器的设计原理如图1所示，它由等宽的耦合线段组成，其耦合线的长度是中心波长的1/4，各个等宽均接匹配负载。
当信号从端口①输入时，出来向端口②传输外，通过两线之间的电磁耦合，还会向端口③和④传输。
由于电场耦合在副线中向端口③和④反向产生的电压是等幅同相的，而磁场耦合在副线中向端口③和④反向产生的电压时等幅反相的，因此，副线中端口③处的电压是同相叠加而又信号输出，而副线中端口④处的电压时反向而抵消的。
在理想情况下，端口④无输出，可达到理想隔离。
端口②和③的输出信号相位差为90度。
平行耦合线定向耦合器的电路原理1、平行耦合微带线定向耦合器的结构如图所示：2、对电路进行优化后：设计步骤1）确定基片参数（FR-4，介电常数为4.6，厚度0.8mm,铜箔厚度0.018mm）2）计算出定向耦合器的初始尺寸。
西电微波实验报告
实验一传输线理论一、实验目的(1) 了解基本传输线、微带线的特性。
(2) 熟悉RF2000教学系统的基本构成和功能。
(3) 利用实验模组实际测量微带线的特性。
(4) 利用Microwave Office或Ansoft Designer软件进行基本传输线和微带线的电路设计和仿真。
(5) 掌握射频微波电路的指标内容和记录格式。
二、实验设备三、理论分析(1) 基本传输线理论。
(2) 无耗传输线的工作状态。
(3) 微带线理论的设计。
四、硬件测量1)测量开路传输线(MOD-1A)、短路传输线(MOD-1B)、50Ω微带线(MOD-1C)，使用频率均为50~500MHz。
2)准备好实验用的仪器和设备以及相关软件。
3)测量步骤：(1)MOD-1A的S11测量：设定频段BAND-3，对模组P1端口做S11测量，并将测量结果记录于表1-1。
(2)MOD-1B的S11测量：设定频段BAND-3，对模组P2端口做S11测量，并将测量结果记录于表1-2。
(3)MOD-1C的S11测量：设定频段BAND-3，对模组P3端口做S11测量，并将测量结果记录于表1-3。
(4)MOD-1C的S21测量：设定频段BAND-3，对模组P3及P4端口做S21测量，并将测量结果记录于表1-3。
4)实验记录：BdFre(MHz)表1-1 MOD-1A的S11测量BdFre(MHz)表1-2 MOD-1B的S11测量300350400450500-30-25-20-15-10-50510d BFre(MHz)MOD-1C S11 MOD-1C S12 MOD-1C S21表1-3 MOD-1C 的S 参数测量5) 硬件测量结果的参考值：RF2KM1-1A MOD-1A S11≥ -1dBMOD-1B S11≥ -1dB MOD-1C S11≤ -15dB MOD-1C S21≥ -0.5dB五、软件仿真利用Microwaveoffice 软件仿真模型图，并作出数据图。
基于平行耦合线结构的滤波功分器的研究与设计
摘要如今，通信系统正向着小型化、集成化、高速率以及高性能化的趋势发展，这也推动了射频微波器件的小型化，滤波器和功分器是射频电路中最为常见的两种器件，常常作为单独的器件以级联方式应用到系统之中，滤波功分器将两者合为一体，即能够满足滤波器和功分器的性能指标，又能满足小型化需求。
基于以上研究背景，本文做了如下研究：1.本文设计了一款宽带滤波功分器。
该滤波功分器由一个平行耦合线和阶跃阻抗开路短截线组成。
通过加载的阶跃阻抗开路短截线谐振器在通带的两侧引入了两个传输零点,提高了频率选择性，最终实现了拥有宽带滤波性能的滤波功分器。
2.本文设计了一种具有良好带外抑制性能的滤波功分器。
该滤波功分器通过两个平行耦合线谐振器代替传统的威尔金森功率分配器中的四分之一波长传输线，并且在中间加载了阶跃阻抗开路短截线谐振器，通过该结构产生了四个传输零点，提高了频率选择性和带外抑制能力，最终实现了具有较好的通带特性和带外抑制的滤波功分器。
3.本文采用多模谐振器法设计了一款可以同时工作在WLAN和5G 频段的双频滤波功分器。
该双频带滤波功分器由一个平行三线耦合结构和两个多模谐振器以及四分之一波长阻抗变换器构成，通过该结构产生了三个传输零点，最终实现了WLAN和5G两个通信频段的覆盖。
关键词: 滤波功分器，平行耦合线，小型化，双频，频率选择性AbstractNowadays, the communication system is developing towards the trend of miniaturization, integration, high speed and high performance, which also promotes the miniaturization of RF microwave devices. Filters and power dividers are the two most common devices in RF circuits which is often applied to the system as a separate device in a cascaded manner. The filter power divider merge them together that can meet the performance indicators of the filter and power divider, and can also meet the needs of miniaturization. Based on the above research background, this thesis did the following research:1. This thesis designs a broadband filter power divider. The filter power divider consists of a parallel coupled line structure and a step impedance open stub. By loading a step impedance open-circuit stub resonator, two transmission zeros are introduced on both sides of the passband, which improves frequency selectivity, and finally realizes a filter power divider with broadband filtering performance.2. This thesis proposes a broadband filter power divider with good out-of-band rejection performance. The filter power divider replaces the quarter-wavelength transmission line in the traditional Wilkinson power divider by two parallel coupled line resonators, and a stepped impedance open stub resonator is loaded in the middle. The structure produces four transmission zeros, which improves frequency selectivity and out-of-band suppression capability, and finally realizes a broadband filter power splitter with better pass-band characteristics and out-of-band suppression.3. This thesis uses the multimode resonator method to design a dual-frequency filter power splitter that can work simultaneously in the WLAN and 5G bands. The dual-band filter power splitter is composed of a parallel three-wire coupling structure, two multimode resonators and a quarter-wavelength impedance converter. In the end, three transmission zeros were generated through this structure, which realized the coverage of two communication bands of WLAN and 5G.Key words: filter power divider, parallel coupling line, miniaturization, dual frequency, frequency selectivity目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 国内外的历史发展和研究现状 (2)1.2.1Wilkinson功分器与滤波器级联的方式 (3)1.2.2滤波器替代Wilkinson功分器的四分之一波长微带线 (4)1.2.3 功分器与滤波器的一体化设计 (5)1.2.4采用平行耦合三线结构设计的滤波功分器 (6)1.3 论文的主要研究内容和写作安排 (7)第二章滤波功分器基本理论 (8)2.1 四分之一波长变换器 (8)2.2 Wilkinson功分器原理 (10)2.3滤波器基本理论 (14)2.3.1滤波器的设计方法 (14)2.3.2低通原型滤波器理论 (15)2.3.3低通原型到带通的变换 (18)2.3.4滤波器的实现 (20)2.4耦合线基本理论 (21)2.4.1平行双线耦合结构 (21)2.4.2平行三线耦合结构 (23)2.5阶跃阻抗开路短截线基本理论 (26)2.6 本章总结 (28)第三章宽带滤波功分器的设计与研究 (29)3.1 引言 (29)3.2宽带滤波功分器的奇偶模分析 (29)3.2.1 偶模分析 (30)3.2.2 奇模分析 (32)3.3 宽带滤波功分器的设计与仿真 (34)3.3.1宽带滤波功分器的结构 (34)3.3.2宽带滤波功分器的参数分析 (35)3.4 加工与实测 (37)3.5 本章小结 (38)第四章具有良好带外抑制的滤波功分器 (39)4.1 引言 (39)4.2 具有良好带外抑制的滤波功分器奇偶模分析 (39)4.2.1 偶模分析 (40)4.2.2 奇模分析 (42)4.3具有良好带外抑制的滤波功分器的设计与仿真 (43)4.3.1具有良好带外抑制的滤波功分器的结构 (43)4.3.2具有良好带外抑制的滤波功分器的参数分析 (44)4.4 加工与实测 (49)4.5 本章总结 (50)第五章双频带滤波功分器设计与分析 (51)5.1 引言 (51)5.2 多频滤波器的设计方法 (51)5.2.1 频率变换综合法 (52)5.2.2 并联通带法 (53)5.2.3 多模谐振器法 (53)5.3 双频带滤波功分器的奇偶模分析 (54)5.3.1偶模分析 (55)5.3.2奇模分析 (57)5.4 双频带滤波功分器的设计与仿真 (58)5.4.1双频带滤波功分器的结构 (58)5.4.2双频带滤波功分器的参数分析 (59)5.5 双频带滤波功分器的仿真结果 (61)5.6 加工与实测 (62)5.7 本章小结 (63)第六章总结与展望 (65)6.1 论文的主要工作和创新 (65)6.2未来工作展望 (66)参考文献 (67)附录1 攻读硕士学位期间申请的专利 (70)致谢 (71)IV第一章绪论1.1 研究背景和意义随着无线通信技术的快速发展，微波射频通信技术在我们日常生活中也得到了越来越广泛的运用，比如说通过现代通信技术随时随地浏览网页，发微博，聊QQ、微信以及抖音和网上购物等，同时微波射频无线通信技术在医疗，军事等领域都有着极为重要的作用。
电磁场与微波技术实验报告
电磁场与微波技术实验报告实验题目：基于ADS软件的平行耦合微带线带通滤波器的设计与仿真学号：学生姓名：专业：班级：指导教师：一、实验目的1、熟悉ADS软件的基本使用方法2、了解基本传输线、微带线的特性3、利用ADS软件进行基本传输线和微带线的电路设计和仿真二、实验仪器Advanced Design System软件。
三、实验原理滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件，在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一。
平行耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中是被广为应用的带通滤波器。
1、滤波器的介绍滤波波器可以分为四种：低通滤波器和高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
射频滤波器又可以分为以下波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。
滤波的性能指标：频率范围：滤波器通过或截断信号的频率界限通带衰减：滤波器残存的反射以及滤波器元件的损耗引起阻带衰减：取通带外与截止频率为一定比值的某频率的衰减值寄生通带：有分布参数的频率周期性引起，在通带外又产生新的通带2、平行耦合微带线滤波器的理论当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，平行耦合微带传输线由两个无屏蔽的平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。
平行耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之一波长耦合线段构成，她是一种常用的分布参数带通滤波器。
当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。
根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为小段串联电感和小段并联电容。
每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。
微波定向耦合器的原理与设计
微波定向耦合器的原理与设计微波定向耦合器的原理与设计微波定向耦合器的原理与设计一、实验目的1．了解定向耦合器的原理；2．利用实验模组实际测量以了解定向耦合器的特性；3．掌握耦合器的设计方法。
二、实验原理定向耦合器是一种有方向性的功率耦合元件，可用来监视功率、频率和频谱；把功率进行分配和合成；构成雷达天线的收发开关、平衡混频器和测量电桥；还可用来测量反射系数和功率等。
定向耦合器是四端口网络结构，如图9-1所示。
图9-1 定向耦合框图它的信号输入端（port_1）的功率为，信号直通端（port_2）的功率为，信号耦合端（port_3）的功率为，而信号隔离端（port_4）的功率为。
在各端口均接匹配负载的情况下，定义下述各项技术指标：传输系数：式（9-1）耦合系数：式（9-2）隔离系数：式（9-3）方向系数：式（9-4）它们之间的关系为：式（9-5）定向耦合器常用于对指定流向微波信号的提取，或是相反地混合不同的信号。
在无内负载时定向耦合器往往是一四端口网络。
定向耦合器常有两种方法实现，一种是耦合线定向耦合器，其耦合区长度为四分之一波长，一个输入端口，其直接输出和耦合输出端口在结构上不相邻，剩余的一个端口称为隔离端，理论上隔离端不输出任何能量。
另一种为分支线定向耦合器，两输出端口结构上相邻，常用于强耦合场合。
关键参数指标及其含义耦合度：当其余端口接匹配负载时，耦合端输出功率与主线输入功率之比的分贝值。
耦合分配损耗：由于一定能量传输到耦合端而引起主线输出功率减小，它等于主线插入损耗的理论值。
耦合分配损耗与耦合度的关系如下：耦合度耦合分配损耗3dB 3.00dB 6dB 1.20dB 10dB 0.46dB 15dB 0.14dB 20dB 0.04dB 30dB 0.004dB 主线插入损耗：当匹配负载接主线外各端口时，主线输出功率与输入功率之比的分贝值。
主线插入损耗包括能量耦合损耗和能量耗散损耗两方面。
实验报告（耦合器）
实验报告（耦合器）
一．实验目的：
用频谱仪测量耦合器的插入损耗，耦合度，回波损耗，驻波比相关参数。
二．实验器材：
RIGOL DSA1020频谱仪SUING SU3001G信号发生器耦合器负载等。
三．实验步骤：
1用SMA线等相关器件连接器好耦合器，信号发生器，频谱仪。
2打开信号发生器，输入频率900MHz，幅度-9dBm。
3 打开频谱仪，按下ＦＲＥＱ键，输入中心频率；按下ＳＰＡＮ键，输入
带宽看屏幕上显示的频谱图，适当调节参考电平ＡＭＰＴ，将波形调至
合适位置。
4 如下图做好连接，测试并记录3口的数值，得耦合度（Pin-Pc=耦合度）。
5 如下图做好连接，测试并记录2口的数值，得总损耗（Pin-Pout=总损耗）。
及插入损耗（总损耗—分配损耗=插入损耗）
6 如下图做好连接，测试并记录频谱仪上的数值，得到Prc，并算出回波
损耗（Pr=Prc+C，Pin-Pr=回波损耗）
（注意：第一个耦合器是反向接入的，被测的对象为第二个耦合器1口的参数）四．实验数据：
五．实验结论：
通过以上实验得出该耦合器的偶合度为9.6 dB，插损为0.14 dB，1口的
回波损耗为22.3 dB，驻波比小于1.2。
附录：
Pin-Pc=耦合度
Pin-Pout=总损耗
总损耗—分配损耗=插入损耗
Pr=Prc+C
Pin-Pr=回波损耗
注意：第一个耦合器是反向接入的，被测的对象为第二个耦合器1口的参数。
简述平行耦合微带线带通滤波器的设计与使用
对于这种结构的开路传输线线段，先不考虑其严格处理方
法的细节，这里直接给出其阻抗矩阵参数：
Z11
= − j 1 (Z 2
0e
+
Z0o
)
cot(β l )
= Z22
（1a）
Z12
= − j 1 (Z 2
0e
−
Z0o )
1 sin(
) = Z21
（1பைடு நூலகம்）
当把这些基本单元级连构成多节滤波器时，需要使用每个单
通道内纹波系数为0.5dB，输入、输出均为50欧姆阻抗匹
配。根据指标要求，选择具有0.5dB纹波的7阶切比雪夫滤波
器 作 为 原 型 ， 其 元 器 件 参 数 值 为 ： g0 = 1 ， g=1 g=7 1.7372 ，
g=2 g=6 1.2583 ， g=3 g=5 2.6381 ， g4 = 1.3444 ， g8 = 1 。 利 用 （3）式和（4）式可以求出各阶的奇、偶模特性阻抗，具体见 表1所示：
引言 微波滤波器是微波系统中用于控制系统频响特性的二端口
网络，在其通带频率内对信号表现为传输特性；而在其阻带频 率内表现为衰减特性。微波滤波器广泛应用于雷达技术、电子 对抗、卫星通信以及微波测量仪器中。在微波电路中，滤波器 的性能对电路的性能指标有很大影响，因此如何设计出一个具 有高性能的滤波器，对设计出一个好的微波电路具有很重要的 意义。微波滤波器分为微带滤波器、介质滤波器、波导滤波器
TECHNOLOGY AND INFORMATION
工业与信息化
J i ,i +1
=
1 Z0
π BW 2 gi gi+1
（3b）
J N ,N +1
基于ads的平行耦合微带线带通滤波器的设计及优化
基于ads的平行耦合微带线带通滤波器的设计及优化平行耦合微带线带通滤波器是一种常用的微波滤波器。
它由多个耦合微带线和微带线构成，具有较好的带通特性和较小的插入损耗。
设计和优化这种滤波器通常采用ADS软件，下面分为两个部分进行详细解释。
1.设计部分（1）确定滤波器参数首先需要确定滤波器的工作频率范围、中心频率、通带和阻带带宽等参数。
这些参数可以根据具体应用需求进行确定。
（2）选择线路结构根据确定的滤波器参数，选择合适的线路结构。
常用的线路结构有串联、平行、串平联和并联等，平行耦合结构是实现带通滤波器较为常用的一种。
（3）确定线路尺寸确定线路结构后，需要根据工作频率、介质常数和板厚等参数，计算出每条线路的宽度和长度。
这里需要考虑线路的带宽和损耗等因素，通常采用求解电磁场分布的方法进行计算。
（4）设计耦合结构在平行耦合结构中，需要设计合适的耦合结构来实现合适的耦合强度。
常用的耦合结构有传输线耦合、缝隙耦合、开放环耦合等。
（5）确定滤波器连接方式根据线路结构和耦合结构的设计，确定滤波器的连接方式和序列。
这里需要考虑滤波器的带宽和衰减等因素。
2.优化部分滤波器的优化常常包括两个方面：性能优化和制造优化。
（1）性能优化针对滤波器的频率响应、损耗和抑制等性能，可以采用ADS软件提供的优化工具进行优化。
这里可以采用基于突变搜索和梯度搜索的不同优化算法，以达到滤波器尽可能优化的目的。
（2）制造优化制造优化主要是针对滤波器的制造工艺和工艺容差进行优化，以达到成本和生产效率方面的优化。
通常还需要考虑滤波器的布局、线宽度和间距等制造要素。
在整个设计和优化的过程中，需要进行仿真和测试，以验证滤波器的性能和有效性。
同时，需要充分考虑不同要素的交互影响和优化目标的平衡。
微波实验报告究极合体版
实验一：传输线验证一、实验目的：1.了解基本传输线，微带线及史密斯圆的特性。
2.学习微带线的设计方法。
3.利用实验模块经行测量，以掌握微带线的特性。
二、实验设备：1.ZY12RFSys32BB射频训练系统：一台。
2.实验模块：传输线模块一个。
3.示波器（20MHZ，双踪，X—Y模式）：1台。
4.50ΩBNC连接线（浅色、长线）：2条。
5.1MΩBNC连接线（黑色）：2条。
6.50Ω匹配负载：4个。
三、实验原理：实验模块：传输线模块能够实现传输线理论中最基本的三个功能：开路、短路和传输。
1.开路：开路对应全反射状态，此时的反射S11最大，理想情况下等于0dB。
2.短路：短路对应全反射状态，此时的反射S11最大，理想情况下等于0dB。
3.传输：开模块的传输是匹配状态下的微带传输，，此时的反射S11最小，传输S21最大，理想情况下等于0dB。
模块介绍：名称说明适用频率范围主要特性OPEN开路传输线100-400MHzS11=0~-1dBSHORT短路传输线100-400MHzS11=0~-1dBTHUR50Ω微带线100-400MHzS11<-20dBS21=0~-0.5dB四、实验步骤：（一）开路P1端口的S11测量1.用两条1MΩBNC连接线分别将ZY12RFSys32BB射频训练系统的X，Y端与示波器的CH1和CH2端子连接。
2.打开示波器，将其设置为X—Y模式，并将通道CH1和CH2设置为直流电压档，电压刻度均为1V/Div.3.按POWER键，启动ZY12RFSys32BB射频训练系统，主机进入频率校正过程。
4.用一条50ΩBNC连接线一端接于WEEP/CW1 OUT端子上，另一端接上传输线模块的P1端口，并在主机的COUNTER IN端、RF-IN端子与CW2 OUT端子上接50Ω匹配负载。
5.按BAND键，选择BAND-2测量频段，即主机屏幕色第四行显示BAND：200—400MHZ。
射频实训论文平行耦合微带线带通滤波器的设计 大学毕业设计
编号：射频电路设计实训论文题目：平行耦合微带线带通滤波器的设计院（系）：信息工程系专业：通信工程学生姓名：学号：指导教师：李和蒋红梅周斌2015 年12 月4 日摘要 (2)设计要求 (3)设计步骤 (3)实训成果 (8)心得体会 (10)参考文献 (11)将集总原器件低通滤波器变换为分布参数低通滤波器的方法，分布参数低通滤波器采用微带短截线实现，其中理查德变换用于将集总元器件变换为传输线段，科洛达规则可以将个滤波器件分隔开。
目前国外射频射频和微波仿真软件的功能十分强大，使用软件工具已经成为射频和微波电路的设计趋势。
ADS软件是射频自动化设计软件工具，该软件与其他软件连接，便于与测试设备连接，便于与厂商元器件模型的沟通，并提供丰富的仿真功能，是业界首选的射频自动化软件设计平台。
设计要求：微带线参数H:基板厚度(1.0 mm)Er:基板相对介电常数(2.65)Mur:磁导率(1)Cond:金属电导率(5.88E+7)Hu:封装高度(1.0e+33 mm)T:金属层厚度(0.03mm)TanD:损耗角正切(1e-4)Roungh:表面粗糙度(0 mm)参数要求：滤波器响应为带通滤波器：中心频率2.5 GHz，通带2.45－2.55GHz，带内衰减小于2dB， 2.3GHz以下及2.7GHz以上衰减大于20dB。
设计步骤：1.画原理图2.原理图仿真3.导PCB板图4.PCB板图仿真波形图5.印版6.腐蚀7.焊接电路8.调试9.验收实训成果：滤波器实物图滤波器测试结果心得体会：本次实训是大学四年最后一个实训了，在制作过程中困难重重，刚开始安装ADS软件一直装不上，我不得不重新安装系统，我做的课题是平行耦合微带线带通滤波器的设计，原理图很简单但是优化很难，一直难以做到比较完美的波形，一直优化了半天才优化出了一个比较好的波形，但是在PCB版图导入protel99SE时确失败了，我以为PCB 版图错误一直纠错，最后去请蒋红梅老师帮忙才成功导入PCB，把PCB 图打印出来，因为腐蚀的不好，出的波形偏右，和自己仿真的相差很多。
基于微波电路仿真软件的平行耦合微带线滤波器
基于微波电路仿真软件的平行耦合微带线滤波器在以往设计各种滤波器时，往往需要根据大量复杂的经验公式计算及查表来确定滤波器的各级参数，这样的方法不但复杂繁琐，而且所设计滤波器往往性能指标难以达到要求。
本文将先进的微波电路仿真软件ADS2008与传统的设计方法相结合设计一个平行耦合微带线滤波器，并进行建模、仿真、优化设计。
平行耦合微带线带通滤波器边缘耦合的平行耦合线由两条相互平行且靠近的微带线构成，单个带通滤波器单元如图1(a)所示。
根据传输线理论及带通滤波器理论，带通滤波元件是由串臂上的谐振器和并臂上的谐振器来完成，但是在微带上实现相间的串联和并联谐振元件尤为困难，为此可采用倒置转换器将串并联电路转化为谐振元件全部串联或全部并联在线上。
因此，单个耦合微带滤波器单元能够等效成如图 1 (b)所示的一个导纳倒置转换器和接在两边传输线段的组合。
这种单独耦合线节单元虽然具有典型的带通滤波器的特性，但是单个带通滤波单元难以具有良好的滤波器响应及陡峭的通带—阻带过度。
因此，通常情况下，采取级联多个这些基本耦合单元来构成实用的滤波器。
如图2所示为一级联耦合微带线节单元构成的带通滤波器的典型结构，其每一个耦合线节左右对称，长度约为四分之一波长(对中心频率而言)。
带通滤波器有N + 1个图1所示的耦合线带通滤波器单元构成，而每一段耦合线又可等效为如图1(b)所示的电路结构，因此导纳倒置转换器之间为特性阻抗为Z0、电角度为2θ 的传输线段。
Z0o与Z0e分别为耦合线的奇模与偶模特性阻抗，并可由下列公式确定：BW为带通滤波器的相对带宽，g为标准低通滤波器参数，Z0为滤波器输入、输出端口的传输线特性阻抗，下标i，i+1表示如图2所示的耦合段单元。
平行耦合带通滤波器设计为设计出符合要求的带通滤波器，可以将传统的平行耦合微带线设计方法与先进的微波电路仿真软件ADS2008相结合，使全部设计要求转换成实际的滤波器设计，图3是平行耦合微带线滤波器的设计的流程图。
微波实验实验报告
微波实验实验报告姓名：杜文涛班级：05116班学号：050489班内序号：08指导老师：徐林娟实验四微带功分器一、实验目的：1）掌握微波网络的S参数；2）熟悉微带功分器的工作原理及其特点；3）掌握微带功分器的设计与仿真。
二、实验原理：功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。
在电路中常用到微带功分器。
下图是二路功分器的原理图。
图中输入线的阻抗为Z0，两路分支线的特性阻抗分别为Z02 和Z03，线长为λg/4，λg/4 为中心频率时的带内波长。
图中R2 和R3 为负载阻抗，R为隔离电阻。
对功分器的要求是：两输入口2 和3 的功率按一定比例分配，并且两口之间互相隔离，当2，3 口接匹配负载时，1 口无反射。
下面根据上述要求，确定Z02, Z03,R2,R3 及R 的计算式。
设2 口，3 口的输出功率分别为P2，P3，对应的电压为V2，V3。
根据对功分器的要求,则有P3=k2P2|V3|2/R3=k2|V2|2/R2式中k 为比例系数。
为了使在正常工作时，隔离电阻R 上不流过电流，则应V3=V2于是得R2=k2R3若取R2=kZ0则R3=Z0/k因为分支线为λg/4，故在1 入口处的输入阻抗为：Z in2=Z022/R2Z in3=Z032/R3为使1 口无反射,则两分支线在1 处的总输入阻抗应等于引出线的Z0,即Y0=1/Z0= R2 /Z022 +R3 /Z032若电路无损耗,则|V1|2/ Z in3 =k2|V1|2 /Z in2式中V1 为1 口处的电压所以Z02 = k2 Z03Z03 =Z0[(1+ k2)/k3]0.5Z02=Z0[(1+ k2)k]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。
跨接在端口2，3 间的电阻R，是为了得到2，3 口之间互相隔离的作用。
当信号1 口输入，2,3 口接负载电阻R2 ,R3 时，2,3 两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2 口或3口的外接负载不等于R2 或R3 时，负载有反射，这时为使2,3 端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R= Z0(1+ k2)/k 图中两路带线之间的距离不宜过大,一般取2~3 带条宽度,这样可使跨接在两带线之间电阻的寄生效应尽量小.为了匹配需要在引出线Z0与2，3端口之间各加一段λg/4阻抗变换段。
实验二 平行线耦合器
实验二平行线型方向耦合器
姓名：吕秀品
专业：通信工程
学号：2011117051
一、实验要求
设计一个使用于750MHz的10dB的平行线型耦合器（Zo=50Ω）
二、实验参数
1.选用FR4基板，Er=4.5，h=1.6mm，TAND=0.015，Metal=Cu，1mil，Hu=10mm；
2.耦合线宽度W=2.38mm，间距S=0.31mm及长度P=57.16mm，且50Ω微带线宽度W=2.92mm；
三、实验原理
然这种
,市场上各种商业化微波仿真软件都比较成熟。
本实验主要利用Ansoft软件进行原理图设计、仿真及PCB板的生成。
定向耦合器可被看作为四端口网络，其特性可用散射矩阵【s】表示，
，其中各端口的反射系数sii(i=1、2、3、4)的值很小（理想值为零）,表示各端口的匹配情况；衰减系数s13=s31=s24=s42的值也很小(理想值为零)，表示隔离情况；s14=s41＝s23＝s32是耦合系数，其值根据需要而设计。
定向耦合的主要技术指标是耦合度C（分贝）、定向性D（分贝）和工作频带，其中C＝-20lg|s14| (dB)D＝20lg|s14/s13| (dB)。
四、实验步骤
1.根据书上给的参数在Ansoft环境下设计原理图；
2.完成相关配置后进行原理图仿真；
3.画PCB原理图；
4.整理PCB原理图；
5.生成3D效果图；
五、实验结果
1.原理图
2.原理仿真图
3.PCB原理图
4.PCB整理图
5.3D效果图
六、实验小结
1.能熟练地使用Ansoft软件；
2.对平行线型方向耦合器的内容有了深刻的掌握；。
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微波电路设计报告[宽带微带定向耦合器的设计]
组长：
组员：
摘要
阐述了平行耦合线定向耦合器的工作原理和设计过程。
根据耦合微带线的主要特征，设计了频率范围为2~4GHz的平行耦合微带线定向耦合器。
根据给定耦合器的技术指标，确定耦合器的类型、结构。
利用ADS、HFSS软件环境设计了平行耦合线定向耦合器的电路模型，并对定向耦合器的S参数进行仿真、优化，已达到预期的设计要求。
关键词：ADS;HFSS;耦合线；定向耦合器；耦合微带线
引言
微带传输线是最近几年发展起来的一类微波传输线，具有小型、重量轻、频率轻、可集成化、便于与微波集成电路相连接等优点，因此，对于微波集成电路来说是一种非常重要的传输手段。
平行耦合线定向耦合器是在微波集成电路中被应用广泛的反向定向耦合器。
这种平行耦合线定向耦合器通常用带状线或者微带线来实现。
本次设计使用微带线来进行设计。
设计指标要求：
1、频率范围：2~4GHz
2、耦合度：20±1dB
3、插损≤1dB
4、隔离度≥20dB
5、幅度不平度≤1dB
6、相位不平度≤3°
7、驻波≤1.5
平行耦合线定向耦合器的设计原理
如图1所示，它由等宽的耦合线段组成，其耦合线的长度是中心波长的1/4，各个等宽均接匹配负载。
当信号从端口①输入时，出来向端口②传输外，通过两线之间的电磁耦合，还会向端口③和④传输。
由于电场耦合在副线中向端口③和④反向产生的电压是等幅同相的，而磁场耦合在副线中向端口③和④反向产生的电压时
等幅反相的，因此，副线中端口③处的电压是同相叠加而又信号输出，而副线中端口④处的电压时反向而抵消的。
在理想情况下，端口④无输出，可达到理想隔离。
端口②和③的输出信号相位差为90度。
平行耦合线定向耦合器的电路原理
1、平行耦合微带线定向耦合器的结构如图所示：
2、对电路进行优化后：
设计步骤
1）确定基片参数（FR-4，介电常数为4.6，厚度0.8mm,铜箔厚度0.018mm）2）计算出定向耦合器的初始尺寸。
3）确定定向耦合器节数。
4）根据归一化阻抗确定定向耦合器奇、偶模阻抗。
n=3的切比雪夫耦合定向耦合器的归一化阻抗
5）根据定向耦合器奇、偶模阻抗确定耦合线的长度和宽度。
为纹波 12f f B =012f f f W -
=δe Z 0e Z 0o
Z 0
HFSS中进行场仿真
Autocad中绘制印制板加工
CUIT-COUPLER
原理仿真
1.原理图
电脑磁场仿真
1. 3D建模视图
2.仿真曲线
电路板图设计
最终版图由CAD2008软件绘制，CAD版图如下：
安装与调试
1.电路实物图：
2.实测曲线
1. S11曲线
3. S22曲线
3.S21曲线
4.S31曲线
5. S33曲线
6. S41曲线
7. S44曲线
8. 相位曲线
总结
同其他组的测试数据进行比较，虽然存在误差，但还在指标之内，能够满足设计要求。
同时我们又对频率的改变对平行耦合微带线定向耦合器性能参数的影响进行了测试，从测试结果上可知，耦合度虽然发生了变化，但改变的幅度并不是很大，即平行耦合线定向耦合器适用于较宽的频带范围上。
理论上，对于平行耦合微带线定向耦合器，随着频率的升高，耦合度增加，隔离度降低，回波损耗减小。