燕山大学
课程设计
题目：射频控制电路移相器的设计
学院（系）：理学院
年级专业： 10 电子信息科学与技术学号：
学生：
指导教师：
教师职称：讲师副教授
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：理学院基层教学单位：10 电子信息科学与技术
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
年月日
燕山大学课程设计评审意见表
射频控制电路移相器的设计
摘要：设计了一个改进的负载型移相器，这类移相器设计简单，具有更小的开关时间和较低的激励功率，同时可以使回波损耗得到改善。
关键字：ADS；移相器；软件设计；EDA
Designed of RF Phase Control Circuit
Abstract:Improved design of a load type phase shifter, the phase shifter of such a simple design, with a smaller excitation switching time and lower power, while the return loss can be improved.
Keywords:ADS;phase;software design;EDA
一、引言
移相器是能够对波的相位进行调整的一种装置。广泛应用于微波通信、雷达和测量系统中，它是一种二端口网络，用于提高输出和输入信号之间的相位差，由控制信号（电流偏置）来控制。
微波移相器是相阵控雷达、卫星通信、移动通信设备中的核心组件，它的工作它的工作频带、插入损耗直接影响着这些设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此宽带、低插损的移相器在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。电控移相器有足够的移相精度，移相稳定性高，不随温度、信号电平等变化；插入损耗小，端口驻波小，移相速度快，所需控制功率小。
二、原理
移相器的分类比较复杂，不同种类的移相器的工作原理也有很大差别。移相器是一种用来校正传输相位的微博组件，，它一般被分为数字移相器和模拟移相器。数字移相器的相位移差值只能通过一些预定的离散值进行改变；而模拟移相器的相位差值可以通过相应的控制信号的连续变化以连续方式改变。
数字移相器在相控阵天线系统得到了广泛的应用。相位控制信号加到真累的各个单元，使得辐射波束受控于电子扫面方向。在微波频段设计数字移相器有两种不同方法。第一种方法利用铁氧化磁性材料的可开关移相性能；另一种方法主要是采用半导体活MEMS器件。一般来说，采用半导体活MEMS 器件的移相器与铁氧体移相器相比更紧凑，具有更小的开关时间和较低的激励功率。
采用半导体器件的移相器可以分为反射型移相器和传输型移相器。在反射型移相器中，基本的设计单元是一端口网络，且其反射信号相移由控制信号产生变化。这种基本单端口移相器可用环流器，也可以用混合桥来变换成两端口原件。由于容易集成，混合电桥耦合的反射型移相器更为常用。至于单端口反射型移相器的设计，可以采用开关长度型和开关电抗型设计。对于
传输型半导体移相器，大致可以分为三类，即开关线型移相器，负载线型移相器和开关网络型移相器。
下面我们将进行一个改进的负载线型移相器的设计。
在电长度为90°的传输线两端并联电纳负载，可以使负载型移相器的回波损耗得到显著改善。等效均匀线的长度为θe 。设归一化电纳b=0.2，由电磁理论可得
)(cos 1
b e -=-θ b
Z
Z e
2
01-=
|b|<1
于是可得
??-=-=5.1012.0cos eon on eon b θθ
??=-=46.782.0cos offn off eoff b θθ
所以有
nH 9.92
.04250109
=???=?=πωB N L pF N f B C 159.050
422
.02109
=???=?=
ππ 三、设计要求
1.工作频带为3-5 GHz ，中心频段为4 GHz
2.采用并联电容形式时，4GHz 处两端口间的相位差为101°
3.采用并联电感形式时，4GHz 处两端口间的相位差为78°
四、仿真过程
1.新建ADS 工程，新建原理图，在“TLines-Microstrip ”元器件面板列表中选择微带线“MLIN ”和“MSUB ”添加到原理图中。如图1
图1
2.双击“MSub”按照图2修改“MSUB”的参数。
图2
3.在工具栏菜单中调出【LineCale】对话框，计算微带线的数据。如图3。
图3
在左侧【Substrate Parameters】中填入上一步中“MSub”的数据，注意单位改为mm，【Component Parameters】中Freq改为4GHz，【Electrical】中=50 Ohm，E_Eff=90 deg。设置完成后，单击“Syntheseze”按钮。微带线Z
的参数就被软件计算出来，在【Physical】中。W=0.600379mm，L=7.398350mm。注意单位为mm。
4.更改微带线“MLIN”有关参数，在“Simulation-S_Param”元器件面板列表里选择S参数仿真控制器添加到原理图中。在“Lumped-Components”元器件面板列表里选择两个电容“C”以及两个电感“L”添加到原理图中。用导线将各元器件起来，并且加入接地点。如图4。从工具栏窗口中选择“Var”
控件，添加到原理图中，并设置两个参数“L”与“C”且L=9.9，C=0.159
图4
5.单击原理图工具栏按钮，依次单击两个电感。使电感断路如图5。
图5
6.运行仿真，得到如下图6的结果。
图6
7.再次点击原理图工具栏按钮，一次点击两个电感与两个电容。使电容断路，电感通路。如图7
图7 8.运行仿真，结果如下。见图8
图8
五、误差分析及更改
关闭电感，电容通路的时候，仿真回波损耗S11参数如下，图9
图9
关闭电容，电感通路的时候，仿真回波损耗S11参数如下，图10
图10
结论：可见两种方式的仿真结果中心频率都不在4GHz处。参数计算都是正确的。可能的原因是软件版本的不同跟计算机计算的方式不同。
调整：
调整参数：更改微带线L=6.92 mm，如下图11
图11
仿真结果如下，图12
图12
由图可看出：更改参数后根据S21参数来看，本移相器基本符合要求，中心频率为4GHz，但是此参数下另外两个参数的情况却不太符合条件，如下图13
图13
且，在此参数下，关闭电容的仿真结果如下图 14
图14
另外两个参数如下图15
图15
由上图可看到插入损耗与4GHz处的相位差不符合要求。
至此，我们小组耗费了大量时间与精力，尝试了多种数据组合，找到了比较符合要求的参数组合。
1.电感型移相器（关闭电容）
微带线参数W=0.6 mm ，L=8.33 mm，L=5 nH，此情况下不考虑电容C的
参数。如下图16
图16 在此参数下关闭电容，仿真结果如下图17
图17
从图17可以看到各项仿真结果已经基本符合设计要求。
2.电容型移相器（关闭电感）
微带线参数W=0.6 mm，L=6.47 mm，C=0.318 pF,不考虑电感参数。如下图18
图18
此参数情况下的仿真结果如下图19
图19
如图所示，三个仿真结果基本符合设计要求。六．结论
1 课题背景 随着信息化浪潮的推进，现代社会产生了巨大的信息要求，通信技术正在向高速、多频段、大容量方向发展。目前移动通信中所使用的主要频率为0.8-1.0GHz，全球GSM频段分为4段，即850/900/1800/1900MHz。在宽带移动化方面，IEEE802工作组先后制定了WLAN和WiMAX等技术规范，希望能沿着固定、游牧/便携、移动这样的演进路线逐步实现宽带移动化，常用的WLAN通信频段标准为IEEE802.1b/g(2.4-2.5GHz)和IEEE802.11a(5.2-5.8GHz)。为了在移动环境下实现宽带数据传输，IEEE802.16WiMAX成了宽带移动的主要里程碑，促进了移动宽带的演进和发展，2.3-2.4GHz和3.4-3.6GHz频段均被划分为WiMAX的全球性统一无线电频段。这正是S波段的应用，因此如何研究出高性能，小型化的滤波器是目前电路设计的的关键之一。 当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，分布参数不仅可以构成低通滤波器，而且可以构成带通和带阻滤波器。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，它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。单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。 如果将多个单元级联，级联后的网络可以具有良好的滤波特性。如图1.1所示。
南京理工大学 微波毫米波课程设计报告 ——平面魔T的设计 作者: 学号： 学院(系): 专业: 实验日期：
摘要： 通过ADS软件来设计平面魔T，包括通过软件来了解平面魔T的结构，如何在设计时仿真和赋值等等。首先介绍混合环的理论基础，然后通过ADS设计，并且完成原理图仿真和版图仿真。在版图仿真不符合要求的时候对混合环的参数加以修改，使之符合实验要求。 关键字： 平面魔T ADS 原理图仿真版图仿真
目录 一、实验设计要求 4 二、实验设计原理 4 三、实验设计步骤 5 1、新建项目 2、搭建原理图 3、原理图仿真 4、将原理图生成版图 5、版图仿真 6、修改参数，使得版图仿真结果更加符合实验设计要求 四、实验设计过程中遇到的问题17 五、实验设计心得18 六、参考文献19
一、实验设计要求 设计一个rate-race ring，中心工作频率为35GHz，介质基片厚度为 0.5mm，介电常数2.2，微带线损耗角正切为0.008，铜导体厚度为0.5mil （1inch=1000mil）,可以采用ADS设计，也可以采用Ansoft designer设计，也可以自己动手设计。 二、实验设计原理 Rate-race ring即混合环，是四端口网络，可以由微带线制成。整个环的周长为1.5λ，四个分支线并联在环上，将环分为4段，4段长度如下图所示。 混合环有两个端口相互隔离，另外两个端口平分输入功率的特性，因此可以看作是一个3dB定向耦合器。 ①在中心频率处，当端口1输入信号时，端口2，3，4的输出如下： 2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后90度； 3的两路信号等幅反相，端口3无输出； 到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。 其中端口2和端口4输出振幅相同。因此，有如下的关系式： S??=S??= 1/√2（-j），S??=0 ②端口2输入信号时，端口1,3,4的输出如下： 到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90度； 到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后70度； 到达端口4的两路信号等幅反相，端口4无输出。 其中端口1和端口3输出振幅相同。因此，有如下的关系式： S??= 1/√2（-j）, S??= 1/√2 j , S??=0; ③当端口3输入信号时，端口1，2，4的输出如下：
电磁波与微波技术 课程设计 ----带阻滤波器的设计与仿真 课题：带阻滤波器的设计与仿真 指导老师： 姓名： 学号：
目录 1.设计要求 (3) 2.微带短截线带阻滤波器的理论基础 (3) 2.1理查德变换 (4) 2.2科洛达规则 (6) 3.设计步骤 (7) 3.1ADS 简介 (7) 3.2初步设计过程 (8) 3.3优化设计过程 (14) 3.4对比结果 (17) 4.心得体会 (17) 5.参考文献 (18)
1．课程设计要求： 1.1 设计题目：带阻滤波器的设计与仿真。 1.2设计方式：分组课外利用ads软件进行设计。 1.3设计时间：第一周至第十七周。 1.4 带阻滤波器中心频率：6GHz；相对带宽：9%；带内波纹： <0.2dB。 1.5 滤波器阻带衰减>25dB；在频率5.5GHz和6.5GHz处，衰 减<3dB；输入输出阻抗：50Ω。 2．微带短截线带阻滤波器的理论基础 当频率不高时，滤波器主要是由集总元件电感和电容构成，但当频率高于500Mz时，滤波器通常由分布参数元件构成，这是由于两个原因造成的，其一是频率高时电感和电容应选的元件值小，由于寄生参数的影响，如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件；其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，滤波器元件之间的距离不可忽视，需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线方法，将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器，其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段，科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。 2.1 理查德变换
通过理查德变换，可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元件到分布参数元件的变换。 在传输线理论中，终端短路传输线的输入阻抗为： 错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。（1.0） 式中 错误!未找到引用源。 当传输线的长度错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。时 错误!未找到引用源。 （1.1） 将式（1.1）代入式（1.1），可以得到 错误!未找到引用源。（1.2）式中 错误!未找到引用源。 （1.3） 称为归一化频率。
设计报告 学生： 课题：带通滤波器的设计与仿真 目录
摘要 (3) 一平行耦合微带线滤波器的理论基础 (3) 二、平行耦合微带线滤波器的设计的流程图 (4) 三、设计的具体步骤 (5) 1、确定下边频和归一化带宽 (5) 2、在设计向导中生成原理图 (6) 3、平行耦合微带线带通滤波器设计 (7) 4、设计平行耦合微带线带通滤波器原理图 (8) 四、心得体会 (14) 五、参考文献 (14) 带通滤波器的设计与仿真
摘要: 介绍一种借助ADS( Advanced Des ign SySTem )软件进行设计和优化平行耦合微带线带通滤波器的方法，给出了清晰的设计步骤，最后结合设计方法利用ADS给出一个中心频率为2.4 GHz，相对带宽为9%的微带带通滤波器的设计及优化实例和仿真结果，仿真结果表明: 这种方法是可行的，满足设计的要求。 滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。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，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来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。 一、滤波器的介绍 （1）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 按照滤波器的制作方法和材料，射频滤波器又可以分为以下四种： （2）波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器 （3）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，在通带的一定外有产生新的通带 二、平行耦合微带线滤波器的理论基础 当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，分布参数不仅可以构成低通滤波器，而且可以构成带通和带阻滤波器。 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Z 0，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。单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。 如果将多个单元级联，级联后的网络可以具有良好的滤波特性。
湖南理工学院 射频电路课程设计序号：609 论文题目：混频器的设计 姓名：刘志昌 院别：信息与通信工程 专业：电子信息工程 学号： 14072200213 指导老师：粟向军
目录 摘要.......................................................................... 错误！未定义书签。 一、混频器基本原理 ........................................... 错误！未定义书签。 二、具体设计过程 ................................................. 错误！未定义书签。 1．创建一个新项目....................................... 错误！未定义书签。 2．3dB定向耦合器设计............................... 错误！未定义书签。 3．低通滤波器............................................... 错误！未定义书签。 4．混频器频谱分析....................................... 错误！未定义书签。 （1）设计完整的电路............................ 错误！未定义书签。 （2）设置变量........................................ 错误！未定义书签。 （3）配置仿真器.................................... 错误！未定义书签。 5．噪音系数仿真........................................... 错误！未定义书签。 6．噪声系数随RF频率的变化.................... 错误！未定义书签。 7．三阶交调系数........................................... 错误！未定义书签。 8．功率－三阶交调系数............................... 错误！未定义书签。 三、总结.................................................................. 错误！未定义书签。参考文献：.............................................................. 错误！未定义书签。
嵌入式系统 课程设计报告 设计任务一 十字路口交通灯控制 一、设计目的： 1．了解基于ARM7核的LPC2106的管脚功能和特点，掌握I/O 控制寄存器的设置方法； 2．掌握ARM7应用系统编程开发方法，能用C 语言编写应用程序； 3．熟练掌握ADS1.2软件的使用以及PROTEUS 仿真调试的方法； 二、具体任务： 1．采用PROTEUS 完成十字路口交通灯控制的硬件电路设计，要求单片机选型为飞利浦公司的LPC2106，东西南北方向分别设置红黄绿3个指示灯，东西方向和南北方向各用1个数码管显示通行时间； 2．用ADS1.2编写C 语言应用程序，完成十字路口交通灯控制； 3．采用PROTEUS 将应用程序装载在LPC2106中，进行仿真验证。要求东西方向和南北方向的数码管显示通行时间并倒计时，可以设置成一样，例如都是9秒倒计时；每当倒计时时间到，完成红黄绿指示灯的状态切换，模拟实现十字路口的交通灯管理控制。
三、硬件电路设计。 附图： 四、源程序。（只将C语言应用程序附在后面，其它项目文档不要提供，C语言应用程序要有一定的注释说明） 源程序： #include "config.h" void delay(unsigned int i) { while(i--) { unsigned char j; for(j=0;j<125;j++) { ; } } }
int main(void) { uint32 k; PINSEL0=0x00000000; PINSEL1=0x00000000; IODIR=0xFFFFFFFF; while(1) { IOSET=0x000019E1; delay(10000); IOCLR=0x000019E1; IOSET=0x00001FE1; delay(10000); IOCLR=0x00001FE1; IOSET=0x000001E1; delay(10000); IOCLR=0x000001E1; IOSET=0x00001F61; delay(10000); IOCLR=0x00001F61; IOSET=0x00001B61; delay(10000); IOCLR=0x00001B61; IOSET=0x000019A1; delay(10000); IOCLR=0x000019A1; IOSET=0x000013E1; delay(10000); IOCLR=0x000013E1; IOSET=0x000016E1; delay(10000); IOCLR=0x000016E1; IOSET=0x000001A1; delay(10000); IOCLR=0x000001A1; for(k=0;k<5;k++) { IOSET=0x00000011; delay(3000); IOCLR=0x00000010; delay(3000); } IOCLR=0x00000001;
课程设计 报告 题目：基于ADS的微带滤波器设计姓名： 学号： 班级：电子101 专业：电子信息工程 指导老师： 提交时间： 2014-01-05
1.绪论 我们利用微波滤波器只让频率正确的的信号通过阻碍频率不同的信号的特性来区分信号。滤波器的性能对微波电路系统的性能指标有很大的影响，因此设计微波电路系统时设计出具有高性能的滤波器很重要。微带电路在微波电路系统应用广泛路。具有个体，质量轻、频带分布宽等特点，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而别的滤波器可以通过低通滤波器为原型转化过来。其中最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器 1.1 微带滤波器简介 滤波器是一个的二端口网络，对频率适合的信号进行传输，对频率不匹配的信号进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤。典型的频率响应包括低通、高通、带通、带阻衰减。如图1-1所示. 还可以从不同角度对滤波器进行分类： (1)按功能分，低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器，可调滤波器。 (2)按用的元件分，集总参数滤波器，分布参数滤波器，无源滤波器，有源滤波器，晶体滤波器，声表面波滤波器，等。
1.2微带滤波器的主要参数 （1）中心频率：一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。 （2）截止频率：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。 （3）通带带宽：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。分数带宽=BW3dB/f0×100%， （4）纹波：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。 （5）带内波动：通带内插入损耗随频率的变化量。1dB带宽内的带内波动是1dB。 （6）带内驻波比：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR＞1。对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR＜1.5：1的带宽一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例与滤波器阶数和插损相关。 （7）回波损耗：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝（dB）数，也等于|20Log10ρ|，ρ为电压反射系数。输入功率被端口全部吸收时回波损耗为无穷大。
基于ADS的微带滤波器设计 微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号, 使其不能通过滤波器, 只让需要的信号通过。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，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来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，因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。1 微带滤波器的原理微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。2 滤波器的分类最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。按滤波器的频率响应来划分，常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及椭圆型等；按滤波器的构成元件来划分，则可分为有源型及无源型两类；按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。3 微带滤波器的设计指标微带滤波器的设计指标主要包括：1绝对衰减（Absolute attenuation）：阻带中最大衰减（dB）。 2带宽（Bandwidth）：通带的3dB带宽（flow—fhigh）。3中心频率：fc或f0。4截止频率。下降沿3dB点频率。5每倍频程衰减（dB/Octave）：离开截止频率一个倍频程衰减（dB）。 6微分时延（differential delay）：两特定频率点群时延之差以ns计。 7群时延（Group delay）：任何离散信号经过滤波器的时延（ns）。8插入损耗（insertion loss）：当滤波器与设计要求的负载连接，通带中心衰减，dB 9带内波纹（passband ripple）：在通带内幅度波动，以dB计。10相移（phase shift）：当信号经过滤波器引起的相移。 11品质因数Q（quality factor）：中心频率与3dB带宽之比。 12反射损耗（Return loss） 13形状系数（shape factor）：定义为。 14止带（stop band或reject band）：对于低通、高通、带通滤波器，指衰减到指定点（如60dB点）的带宽。工程应用中，一般要求我们重点考虑通带边界频率与通带衰减、阻带边界频率与阻带衰减、通带的输入电压驻波比、通带内相移与群时延、寄生通带。前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)；输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小；群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为 dU/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真；寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带内出现寄生通带。4 微带滤波器的设计本小节设计一个微带低通滤波器，滤波器的指标如下：通带截止频率：3GHz。通带增益：大于-5dB，主要由滤波器的S21参数确定。阻带增益：在4.5GHz以上小于-48dB，也主要由滤波器的S21参数确定。通带反射系数：小于-22dB，由滤波器的S11参数确定。在进行设计时，我们主要是以滤波器的S参数作为优化目标。S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及增益、衰减全都表现在S21(S12)随频率变化的曲线上。S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。了解了滤波器的设计原理以及设计指标后，下面开始设计微带低通滤波器。4.1建立工程新建工程，选择【File】→【New Project】，系统出现新建工程对话框。在name栏中输入工程名：microstrip_filter，并在Project Technology Files栏中选择ADS Standard：Length unit——millimet，默认单位为mm，。单击OK，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。4.2原理图和电路参数设计工程文件创立完毕后，下面介绍微带低通滤波
混频器的设计与仿真 设计题目：混频器的设计与仿真 学生姓名： 学院： 专业： 指导老师： 学号： 日期: 2011年 12 月 20 日
目录 一、射频电路与ADS概述 (3) 1、射频电路概述 (3) 2、ADS概述 (3) 二、混频器的设计 (7) 1.混频器的基本原理 (7) 2、混频器的技术指标 (9) 三、混频器的设计 (9) 1、3 D B定向耦合器的设计 (9) 1.1、建立工程 (9) 1.2、搭建电路原理图 (10) 1.3、设置微带线参数 (11) 1.4、耦合器的S参数仿真 (12) 2、完整混频器电路设计 (17) 3、低通滤波器的设计................................... 2错误！未定义书签。 四、混频器性能仿真 (23) 1、混频器功能仿真 (23) 1.1、仿真原理图的建立 (23) 1.2功能仿真 (25) 2、本振功率的选择 (27) 3、混频器的三阶交调点分析 (28) 3.1、三阶交调点的测量 (28) 3.2、三阶交调点与本振功率的关系 (31) 4、混频器的输入驻波比仿真 (31) 五、设计总结 (33)
一、 射频电路与ADS 概述 1、 射频电路概述 射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路”或“射频（RF ）电路”或“微波电路”等等。 工程上通常是指工作频段的波长在10m ～ 1mm 或频率在30MHz ～ 300GHz 之间的电路。此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm ～0.1mm 或300GHz ～ 3000GHz ）等。 一方面，随着频率升高到射频频段，通常在分析DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律、欧姆定律以及电压电流的分析工具，已不精确或不再适用。分布参数的影响不容忽略。另一方面，纯正采用电磁场理论方法，尽管可以很好的全波分析和计及分布参数等的影响，但很难触及高频放大器、VCO 、混频器等实用内容。所以，射频电路设计与应用已成为信息技术发展的关键技术之一。 2、ADS 概述 ADS 电子设计自动化（EDA 软件全称为 Advanced Design System ，是美国安捷伦（Agilent ）公司所生产拥有的电子设计自动化软件；ADS 功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance 、Linear Analysis)、三维电磁仿真 (EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设计（DSP ）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF 设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC ，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。 2.1 ADS 的仿真设计方法 ADS 软件可以提供电路设计者进行模拟、射频与微波等电路和通信系统设计，其提供的仿真分析方法大致可以分为：时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真；ADS 仿真分析方法具体介绍如下： 2.1.1 高频SPICE 分析和卷积分析（Convolution ） 高频SPICE 分析方法提供如SPICE 仿真器般的瞬态分析，可分析线性与非线性电路的瞬态效应。在SPICE 仿真器中，无法直接使用的频域分析模型，如微带线带状线等，可于高频SPICE 仿真器中直接使用，因为在仿真时可于高频SPICE )()/(1038Hz f s m f c ?==λ
电磁场与微波技术 课程设计报告 课程题目：低通滤波器的设计与仿真姓名： 指导老师： 系别：电子信息与电气工程系专业：通信工程 班级： 学号： 完成时间：
低通滤波器的设计与仿真 摘要：微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号, 使其不能通过滤波器, 只让需要的信号通过。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，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来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。 关键词：ads；微带线；低通滤波器
一、设计思路 1、设计要求：截止频率：1.1GHz，通带内波纹小于0.2dB，在 1.21GHz 处具有不小于 25dB 的带外衰减。 2、方案选择 利用椭圆函数滤波器设计并仿真，经过优化后，结果调出来的波形能达到指标，但波形会形成带阻波形，只能实现在一定范围内低通。所以不选。 利用切比雪夫滤波器设计并仿真，经过优化调试后可用。 3、设计法案 首先用 LC 设计低通滤波器集总参数模型当频率工作在高频时，要用微带线代替 LC 元件。高阻抗微带线代替串联电感，低阻抗微带线代替并联电容。一般取 Zhigh=120Ω，Zlow=20Ω。在输入和输出加上 50Ω微带线。然后根据设计要求通过 ADS 自带的Linecalc 计算转换过来的微带线长和宽。在进行设计时，主要以滤波器的 S 参数作为优化目标进行优化仿真。 S21（S12） S（表示传输参数，滤波器的通带，阻带的位置以及衰减，起伏全部表现在 S21（S12）随频率变化的曲线上。S11（S22）参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算输入输出的电压驻波比。如果反射系数过大，就会导致反射损耗过大，影响系统的后级匹配，使系统性能下降。 板材设置：H（基板厚度）=0.8mm，Er（基板相对介电常数）=2.2，Mur （磁导率）=1，Cond（金属电导率）=1E+50，Hu（封装高度）=1E+033mm，T （金属层厚度）=0.01mm，TanD （损耗角正切）=0。 二、仿真过程及电路原理图、版图、S 参数等 经过ADS软件的仿真和折中，以下就以相对比较好的方案为例介绍详细过程以及电路和版图仿真的情况。
射频微波EDA课程报告 学院： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2015年5月
一、本课设学习目的 通过射频微波EDA课程设计的学习，在学习EDA仿真软件ADS使用方法的基础上，掌握最基本的射频无源/有源电路的工作原理与系统仿真设计。加深对于EDA的理解，并将理论与实践相结合，用实践证明理论，更深入掌握EDA。 二、本课设报告内容 （一）、利用ADS进行放大器匹配电路设计。要求：1）使用晶体管为bjt_pkg （参数beta=50），2）中心频率为1900MHz，对应的S21>30dB，S11和S22<-30dB。1）相关电路原理简介： （一）1.导入ac_vcc.dns，按照书本所示更改电路图，添加终端负载等元件，写入改变终端阻抗的方程： 2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图 2.开始仿真，引入S21的矩形图，并插入标志，得到如下：
3.运行仿真，输出portZ （2）数据列表，可以看出，当频率大于等于400MHz 时，负载阻抗为35欧： 4.在数据显示窗中计算感抗，容抗值： （3）插入列表，显示电感值和感抗范围: freq 100.0 M Hz 200.0 M Hz 300.0 M Hz 400.0 M Hz 500.0 M Hz 600.0 M Hz 700.0 M Hz 800.0 M Hz 900.0 M Hz 1.000 GHz 1.100 GHz 1.200 GHz 1.300 GHz 1.400 GHz 1.500 GHz 1.600 GHz 1.700 GHz 1.800 GHz 1.900 GHz 2.000 GHz 2.100 GHz 2.200 GHz 2.300 GHz 2.400 GHz 2.500 GHz 2.600 GHz 2.700 GHz 2.800 GHz 2.900 GHz 3.000 GHz 3.100 GHz 3.200 GHz 3.300 GHz 3.400 GHz 3.500 GHz 3.600 GHz 3.700 GHz PortZ(2) 50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000
沈阳航空航天大学 综合课程设计ADS-B报文数据的解析研究 班级 学号 学生姓名 指导教师
课程设计任务书 课程设计的内容及要求： 一、设计说明 对接收到的ADS-B数据进行解析，就是要对航空报文有较多了解，根据编码协议对报文进行解码，从里面提取出有用信息，能让人直观理解报文信息二、设计要求 根据链路协议及编码协议，对报文解析，要实现： 1.能够解析出速度，高度，经纬度等重要信息； 2.界面尽量友好，误差要小； 3.数据能够实时更新 三、实验要求 用VC++实现编程和解析 四、推荐参考资料 五、按照要求撰写课程设计报告 成绩评定表
一、概述 空中交通管理的根本目的是使航线上的飞机安全、有效和有计划地在空域中飞行, 管制员需要对管制空域内飞机的飞行动态进行实时监视。传统的雷达监视手段采用询问/ 应答方式对目标探测。从长远来看, 雷达系统自身具有很多局限性: 雷达波束的直线传播形成了大量雷达盲区; 无法覆盖海洋和荒漠等地区; 雷达旋转周期限制了数据更新率的提高, 从而限制了监视精度的提高; 无法获得飞机的计划航路、速度等态势数据, 限制了跟踪精度的提高和短期冲突告警STCA ( Short TermConflict Alert ) 的能力。因此, 需要发展新的监视手段。 广播式自动相关监视ADS- B( Automatic DependentSurveillance- Broadcast ) 即航空器自动广播由机载星基导航和定位系统生成的精确定位信息, 地面设备和其他航空器通过航空数据链接收此信息, 卫星系统、飞机以及地基系统通过高速数据链进行空天地一体化协同监视。ADS- B 的精度和数据更新率比雷达高, 除位置信息外,ADS- B 还提供其他信息, 包括速度和飞行意向等, 尤其适合于山区、荒漠、边远机场等不宜建设雷达的区域, 也适合于高密度机场的监视, 是未来监视系统的重要组成部分和发展方向。 目前，ICAO（International Civil Aviation Organization，国际民用航空组织）高度重视ADS‐B 的发展与应用，并制订了相关的技术标准和发展规划，并一直在努力倡导在全球统一部署相同标准 ADS‐B 体系，实现全球范围内的飞行监控与数据共享。我国的民用航空业目前正处于成长期，飞机的数量、飞行的规模和空域的范围都在不断扩大，需要引进并吸收 ADS‐B 技术，以丰富和改进我们自己的空中交通管制系统和体系，并实现与国际最新技术的接轨。在 ADS ‐B 技术的吸收和应用中，需要不断地研究其基本原理，掌握其技术核心，促进实现国际先进技术与中国本地情况的不断融合。 图1 ADS-B技术在航空中的应用示意图
应用ADS 设计微带线带通滤波器 1、微带带通微带线的基本知识 微波带通滤波器是应用广泛、结构类型繁多的微波滤波器，但适合微带结构的带通滤波器结构就不是那么多了，这是由于微带线本身的局限性，因为微带结构是个平面电路，中心导带必须制作在一个平面基片上，这样所有的具有串联短截线的滤波器都不能用微带结构来实现；其次在微带结构中短路端不易实现和精确控制，因而所有具有短路短截线和谐振器的滤波器也不太适合于微带结构。 微带线带通滤波器的电路结构的主要形式有5种： 1、电容间隙耦合滤波器带宽较窄，在微波低端上显得太长，不够紧凑，在2GHz以 上有辐射损耗。 2、平行耦合微带线带通滤波器 窄带滤波器，有5％到25％的相对带宽，能够精确设计，常为人们所乐用。但其在微波低端显得过长，结构不够紧凑；在频带较宽时耦合间隙较小，实现比较困难。 3、发夹线带通滤波器把耦合微带线谐振器折迭成发夹形式而成。这种滤波器由于容易激起表面波，性能不够理想，故常把它与耦合谐振器混合来用，以防止表面波的直接耦合。这种滤波器的精确设计较难。
4、1/4 波长短路短截线滤波器 5、半波长开路短截线滤波器 下面主要介绍平行耦合微带线带通滤波器的设计，这里只对其整个设计过程和方法进行简单的介绍。 2、平行耦合线微带带通滤波器平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组合而成的，它不要求对地连接，结构简单，易于实现，是一种应用广泛的滤波器。整个电路可以印制在很薄的介质基片上（可以簿到1mm以下），故其横截面尺寸比波导、同轴线结构的小得多；其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟，但采用高介电常数的介质基片，使线上的波长比自由空间小了几倍，同样可以减小；此外，整个微带电路元件共用接地板，只需由导体带条构成电路图形，结构大为紧凑，从而大大减小了体积和重量。 关于平行耦合线微带带通滤波器的设计方法，已有不少资料予以介绍。但是，在设计过程中发现，到目前为止所查阅到的各种文献，还没有一种能够做到准确设计。在经典的工程设计中，为避免繁杂的运算，一般只采用简化公式并查阅图表，这就造成较大的误差。而使用电子计算机进行辅助设计时，则可以力求数学模型精确，而不追求过分的简化。基于实际设计的需要，我对于平行耦合线微带
实验二系统模拟基础 概要 这一章介绍了如何使用行为模型建立一个系统（例如我们要做的接收系统），这一步是设计系统的第一步，通过对系统级行为模型的模拟，来接近所需的系统性能。先设定系统组件为所需的性能，然后逐步用独立的电路替换，并可以比较两者的性能差异。 目标 ●使用上一章的技巧和经验 ●使用行为模型（滤波器、放大器、混频器）建立一个RF接收器的系统 项目，RF＝1900MHz，IF＝100MHz ●使用一个RF源，带相位噪声的本振LO和一个噪声控制器 ●测试系统：S参数，频谱，噪声等等 目录 1.建立一个新的系统项目和原理图 (21) 2.建立一个由行为模型构成的RF接收系统 (21) 3.设置一个带频率转换的S参数模拟 (22) 4.画出S21数据 (24) 5.提高增益，再模拟，绘制出另一条曲线 (25) 6.设置一个RF源和一个带相位噪声的本振LO (26) 7.设置一个谐波噪声控制器 (27) 8.设置谐波模拟 (29) 9.模拟并画出响应：pnmx和Vout (32) 10.选学－SDD（象征性定义的元件）模拟 (33)
步骤 1.建立一个新的系统项目和原理图 使用上一章学到的方法，建立一个新的项目取名rf_sys 2. 建立一个由行为模型构成的RF接收系统 a．Butterworth滤波器：在元件模型列表窗口中找到带通滤波器项目Filters-Bandpass。插入一个Butterworth滤波器。设定为：中心频率Fcenter＝1.9GHz。 通带带宽BWpass＝200MHz，截止为BWstop＝1GHz。 b．放大器：在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers项目，插入放大器Amplifier。设定S21＝dbpolar（10，180）。 c．Term：在port1插入一个端口。端口Terms在元件模型列表窗口的Simulation-S_Param中找。 关于Butterworth滤波器请注意－Butterworth滤波器的行为模型是理想情况的，所以在通带内没有波纹。换成滤波器和放大器的电路模型以后， 会产生波纹。对于带波纹的系统滤波器，可以采用椭圆滤波器的行为模型。 接下来要往系统中添加混频器和本振LO的行为模型。 d．在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers项目，在功放amp输出口 插入一个混频器Mixer的行为模型，注意是插入Mixer而不是
微带滤波器的设计（ADS ） https://www.doczj.com/doc/e64090743.html, 原理 这次设计的滤波器主要是针对前面设计的天线而来的，即要实现最后的级联。所以有必 要阐述一下上次设计的天线的具体规格： 上次设计的天线是在 2.5GHz 附近工作,而我在这里设计的滤波器目的是针对移动通信设计，所要求带宽较窄，令带宽在50MHz 左右，符合天线能提供的范围。滤波器使用的基板参数还是εr= 9.8, h=1.27mm ，此时基板上的50ohm 阻抗传输线的宽大概为1.22mm 。 滤波器主要设计要求如下： 中心频率G0=2.5GHz 带宽=50MHz~70MHz （计算按50MHz ） 在2.55GHz 上衰减达到25dB 这里设计的滤波器为边缘耦合平行耦合线带通滤波器设计图如下： 计算主要参数 1、由低通到带通频率的变换 这里W 为相对带宽， 0 12 12122f f f f f f f W ?=+?==0.02 得到'1 ωω′＝2，如果采用切比雪夫原型，查表得到此滤波器为n=4级。 纹波系数为0.01dB 的切比雪夫原型的元件数值分别为： g0=1;g1=0.7168;g2=1.2003;g3=1.3212;g4=0.6476;g5=1.1007;'1ω＝1 并且为了简单起见，采用对称耦合的末段。 2、 ???????= 2121W πθ=1.5551=ο1.89； 1tan 2 1θτ==31.828； 计算各个G 参数如下： 7168 .011 1×=G =1.1811；1007.16476.015×=G =1.1844； 2003.17168.012×=G =1.0781；3212.12003.113×=G =0.7941；
- - 电磁场与微波技术 课程设计报告 课程题目：低通滤波器的设计与仿真 姓名： 指导老师： 系别：电子信息与电气工程系 专业：通信工程 班级： 学号： 完成时间：
低通滤波器的设计与仿真 摘要：微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号, 使其不能通过滤波器, 只让需要的信号通过。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，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来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。 关键词：ads；微带线；低通滤波器
一、设计思路 1、设计要求：截止频率：1.1GHz，通带波纹小于0.2dB，在1.21GHz 处具有不小于25dB 的带外衰减。 2、方案选择 利用椭圆函数滤波器设计并仿真，经过优化后，结果调出来的波形能达到指标，但波形会形成带阻波形，只能实现在一定围低通。所以不选。 利用切比雪夫滤波器设计并仿真，经过优化调试后可用。 3、设计法案 首先用LC 设计低通滤波器集总参数模型当频率工作在高频时，要用微带线代替LC 元件。高阻抗微带线代替串联电感，低阻抗微带线代替并联电容。一般取Zhigh=120Ω，Zlow=20Ω。在输入和输出加上50Ω微带线。然后根据设计要求通过ADS 自带的Linecalc 计算转换过来的微带线长和宽。在进行设计时，主要以滤波器的S 参数作为优化目标进行优化仿真。S21（S12）S（表示传输参数，滤波器的通带，阻带的位置以及衰减，起伏全部表现在S21（S12）随频率变化的曲线上。S11（S22）参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算输入输出的电压驻波比。如果反射系数过大，就会导致反射损耗过大，影响系统的后级匹配，使系统性能下降。 板材设置：H（基板厚度）=0.8mm，Er（基板相对介电常数）=2.2，Mur （磁导率）=1，Cond（金属电导率）=1E+50，Hu（封装高度）=1E+033mm，T （金属层厚度）=0.01mm，TanD（损耗角正切）=0。 二、仿真过程及电路原理图、版图、S 参数等 经过ADS软件的仿真和折中，以下就以相对比较好的方案为例介绍详细过程以及电路和版图仿真的情况。