微波实验报告_微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试

微波实验报告_微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试综合课程设计实验报告课程名称：微波方向综合课程设计实验名称：微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试院（系）：信息科学与工程学院专业班级：姓名：学号：指导教师：2011年12月22日1/13一、实验目的和要求1、目的：通过这次课程设计，进一步理解微波工程的相关内容，熟练运用Microwave Office和Protel等软件，通过这学期学习、练习的积累，选择一个微波器件，依据MWO的仿真结果，使用protel99se将其绘制成电路版图（PCB）。

最后在老师的帮助下制成实物并与仿真结果对比分析，在实践中加强自己对微波工程的体会与理解。

2、要求：从以下题目中选择一个微波器件,依据MWO的仿真结果,使用protel99se将其绘制成电路版图(PCB)。

（器件的工作频率和学号相关）1)3dB微带功率分配器;2)微带短截线滤波器3)3dB微带定向耦合器PCB板采用介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片；电路尺寸必须按照自己相应的MWO设计结果绘制；电路外轮廓为矩形,尺寸必须为:50mm*40mm或40mm*20mm；每个电路端口必须在电路板的侧面，并使用至少5mm长度的50ohm微带线连接。

二、实验内容和原理1、内容：在介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片上（T取0.036mm，Loss tangent取0.02），设计一个3阶、最大平坦型微带短截线低通滤波器，其截止频率为f（2.2GHz），阻抗是50欧姆。

2、原理：2/13（1）Richards变换：集总元件构成的滤波器通常工作频率较低，在微波频段，我们常常采用微带结构实现较好的滤波性能。

在设计得到滤波器原型之后，为了实现电路设计从集总参数到分布参数的变换，Richards提出了一种变换方法，这种变换可以将集总元件变换成传输线段。

如图1所示，电感L可等效为长为λ/8，特性阻抗为L的短路线；电容C可等效为长为λ/8，特性阻抗为1/C的开路线。

微带低通滤波器ADS 仿真实验一．实验目的1.了解微带低通滤波器的设计方法及原理2.熟悉ADS2011软件 二．具体指标 1.具有最平坦响应 2.截止频率GHz c 5.2=ω3.在GHz 4=ω处的插入损耗必须大于20dB4.阻抗为Ω50,采用6阶巴特沃兹低通原型,最高实际线阻抗为120Ω,最低实际阻抗为20Ω，采用的基片参数为02.0tan ,2.4,58.1===δεr mm d ，铜导体的厚度为mm t 035.0=三．滤波器设计步骤1.根据设计要求确定低通原型元器件值2.采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线段代替串联电感和并联电容。

所需微带线的电长度l β,以及实际微带线宽w 和线长l 可由ADS 软件中的lineCalc 工具计算得到3.根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算计算如下：6.015.241||=-=-c w w ，由下图1.1看出,对于n=6的曲线,当6.0)1|(|=-cw w时，LA 〈20dB ，故最大平坦滤波器级数n=6.图1.1 最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线根据表1.2列出低通原型值：1==.0,.1=5176=ggg。

gg4142=g=2,.15,65176.0,4142.0931893183.04,表1.2 巴特沃兹滤波器低通原型元器件值四．滤波器原理图设计1.建工程打开ADS2011，点击— > next —〉在workspace name中写入工程名称StepFilter_wrk—〉点击finish2.在StepFilter_wrk工程里创建原理图在folder view中选中你建立的工程，右键点击New Schematic,然后ok。

3.画微带线原理图在红框处打入MLIN回车，软件就会自动帮你找到微带线元器件（后面的元器件均如此添加)，画好的原理图如图1.3图1.34.电路参数的设置添加器件MSUB，双击MSUB，添加参数如图1。

电磁场与微波技术实验报告班级：学号：姓名：目录目录 (2)实验2 微带分支线匹配器 (3)一、实验目的： (3)二、实验原理 (3)三、实验内容 (3)四、实验步骤 (3)实验三四分之一波长阻抗变换器 (15)实验目的 (15)实验原理 (15)单节4λ阻抗变换器 (16)多节4λ阻抗变换器 (16)实验内容 (17)实验步骤 (18)实验4 低通滤波器 (31)实验目的 (31)实验原理 (31)低通原型滤波电路 (32)Richards变换 (32)Kuroda变换 (33)实验内容 (33)实验步骤 (33)总结 (41)完成任务 (41)问题及解决 (41)心得与体会 (41)实验2 微带分支线匹配器一、实验目的：1．熟悉支节匹配器的匹配原理2. 了解微带线的工作原理和实际应用3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络二、实验原理支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。

单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。

匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+jB 形式。

然后，此短截线的电纳选择为-jB，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。

双支节匹配器，通过增加一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。

三、实验内容已知：输入阻抗Zin=75欧负载阻抗Zl=（64+j35）欧特性阻抗Z0=75欧介质基片εr=2.55，H=1mm假定负载在2G赫兹时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=四分之一波长，两分支线之间的距离为d2=八分之一波长。

画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz 的变化四、实验步骤（一）：单支节匹配在史密斯圆图上找到等反射系数圆和g=1圆的交点，有两个点与其匹配。

微波低通滤波器实验报告实验目的：1.理解微波低通滤波器的工作原理和应用；2.学习使用实验仪器和测量技术，分析和评估滤波器的性能；3.掌握低通滤波器的设计和调试方法。

实验器材和测量仪器：1.微波信号源；2.微波功率计；3.滤波器；4.方向耦合器；5.功分器；6.示波器；7.电源。

实验原理：实验过程：1.搭建实验电路：根据设计要求，选择合适的电感元件和电容元件，并按照电路图连接。

2.导入信号：使用微波信号源产生待测信号，并将信号导入滤波器。

3.测量功率：在滤波器的输入端和输出端分别连接微波功率计，测量输入信号和输出信号的功率。

4.调试电路：根据实际测量结果，调整电路参数，直到达到滤波器的设计要求。

5.测量波形：使用示波器观察输入信号和输出信号的波形，评估滤波器的性能。

实验结果：根据实际测量数据，绘制滤波器的频率响应曲线。

通过测量功率和观察波形，评价滤波器的性能。

实验讨论：根据实验结果，分析滤波器的优缺点，并对滤波器的性能进行评估。

讨论滤波器的应用领域和改进方法。

实验结论：根据实验结果和讨论，总结滤波器的工作原理和应用，以及实验中的调试方法和技巧。

总结实验的收获和不足之处，并提出改进建议。

实验总结：通过本次实验，我们对微波低通滤波器的工作原理和应用有了更深入的了解，掌握了滤波器的设计和调试方法。

通过实际操作，提高了我们的实验技能和问题解决能力。

同时，实验过程中也发现了一些不足之处，对于实验仪器和测量技术的熟悉程度有待提高。

在今后的学习中，我们将继续深化对微波低通滤波器的研究，并努力克服实验中遇到的问题，提高实验的准确性和可靠性。

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。

微波低通滤波器实验报告实验报告标题：微波低通滤波器实验一、实验目的：1.掌握微波低通滤波器的基本原理；2.了解微波低通滤波器的电路结构；3.通过实验验证微波低通滤波器的性能。

二、实验器材和仪器：1.微波信号源2.微波功率计3.微波频谱分析仪4.微波低通滤波器5.微波衰减器6.BNC电缆7.BNC-T型连接器8.计算机三、实验原理：四、实验步骤：1.将微波信号源、微波功率计、微波频谱分析仪按照实验连接图连接好，保证信号的输入和输出的连续性。

2.将微波低通滤波器与微波信号源相连接。

3.调节微波信号源的频率，通过微波功率计和微波频谱分析仪测量输出信号的功率和频谱。

4.将微波衰减器串联在微波低通滤波器的输入端，逐步增加衰减量，记录输出信号功率与频谱的变化。

5.将实验数据导入计算机，绘制出输出信号功率与频率的曲线。

五、实验结果：实验数据如下：微波信号源频率（GHz），输出信号功率（dBm）------------------，-----------------2.4，-20.53.0，-21.03.6，-21.24.2，-21.84.8，-22.55.4，-23.06.0，-23.56.6，-24.07.2，-24.57.8，-25.0六、实验讨论：根据实验结果，可以看出输出信号功率随着输入信号频率的增加而逐渐减小，表明微波低通滤波器对高频信号有较好的衰减效果。

此外，随着输入信号频率的提高，输出信号功率的降低速度也逐渐增加，说明该微波低通滤波器在高频范围内的滤波效果更为显著。

七、实验总结：本次实验通过测量微波低通滤波器在不同频率下的输出信号功率，验证了该滤波器对高频信号的衰减作用。

实验结果表明，在设定的频率范围内，输出信号功率随着频率的增加而逐渐减小。

同时，实验也巩固了基本的微波实验技能，提高了对微波低通滤波器的理解。

目录实验2 微带分支线匹配器 (3)✧实验目的 (3)✧实验原理 (3)✧实验内容 (3)✧实验步骤 (3)实验3 微带多节阻抗变换器 (9)✧实验目的 (9)✧实验原理 (9)✧实验步骤 (10)✧实验内容 (10)✧实验设计及结果 (10)实验4 微带功分器 (11)✧实验目的 (11)✧实验原理 (11)✧实验内容 (13)✧实验步骤 (13)实验心得与总结 (16)实验2 微带分支线匹配器✧ 实验目的1) 熟悉枝节匹配器的匹配原理2) 了解微带线的工作原理和实际应用3) 掌握Smith 图解法设计微带线匹配网络✧ 实验原理随着工作频率的提高及响应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。

因此，在频率高达一定数值以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现族抗匹配网络。

常用的匹配电路有：枝节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。

枝节匹配器分单枝节、双枝节和三支节匹配。

这类匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的，此电纳（或）电抗元件常用一终端短路或开路段构成。

单枝节匹配的基本思想是选择枝节到阻抗的距离d ，使其在距负载d 处向主线看去的导纳Y 是Y0+jB 形式。

然后，此短截线的电纳选择为-jB ，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。

双枝节匹配器，通过增加一枝节，改进了单枝节匹配器需要调节枝节位置的不足，只需调节两个分支线的长度就能达到匹配。

✧ 实验内容已知： 输入阻抗 Zin=75Ohm负载阻抗 Zl=（64+j35）Ohm特性阻抗 Z0=75 Ohm介质基片r ε=2.55，H=1mm假定负载在2GHz 时实现匹配，利用图解法设计微带线单枝节和双枝节匹配网络，假设双枝节网络分支线与负载的距离d1= 4/λ，两分支线之间的距离为d2= 8/λ。

苏州市职业大学实训说明书名称微波技术与应用2014年11月24日至年11月29日共1周院系电子信息工程系班级12通信1班姓名李阳阳院长张欣系主任范海健指导教师苏品刚苏州市职业大学实训任务书课程名称：微波应用技术实训起讫时间：2014.11.24-2013.11.28院系：电子信息工程学院班级：12通信技术1指导教师：苏品刚系主任：范海健院长：张欣目录第一章绪论 (1)第二章滤波器设计 (2)2.1 滤波器简介 (2)2.2 滤波器原理 (2)2.3 滤波器的设计 (3)2.4 滤波器设计步骤 (4)2.5 滤波器实训结果 (8)第三章低通滤波器的设计 (9)3.1微带电路 (9)3.2 微带线 (9)3.3 微带电容和微带电感 (9)3.4低通滤波器设计步骤 (11)3.5 低通滤波器实训结果 (15)第四章实训心得 (17)第一章绪论微波与射频技术在21世纪之所以发展迅速，其主要原因是它有巨大的应用价值。

目前，现代无线通信、卫星通信、全球定位系统、物联网工程、射频识别、微波遥感、医疗监控、微电子学、纳米技术、电机科学、雷达等传感器技术乃至生命科学与技术都是以电磁场、微波与射频技术为基础，而现代武器装备信息化更是离不开微波、毫米波这项核心技术的支撑。

例如微波雷达技术不仅应用于国防，还用于导航、气象测量、大地测量、工学检测和交通管理等方面。

微波仪器方面，微波测量仪器、微波信号源、微波专用仪器也极具应用价值。

因此微波与射频技术支撑着众多的社会效益和经济效益及其明显的高新科技产业。

微波技术与应用实训是通信类课程中为微波技术与应用开设的一门实践课。

本课程强调以实践教学为主，在软件分析实践教学过程中要求学生把在微波技术课程中学到的基础内容贯穿起来，以软件方式实现微波器件的性能参数设置和分析。

使学生通过实践能较好地掌握基本微波器件的设计和应用，更深层地掌握微波技术教材的内容。

本课程设计的主要任务是用微波仿真软件设计一个集总（或分布）参数滤波器。

微波技术虚拟实验报告一、实验名称微波低通滤波器二、设计要求设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，技术指标为：截止频率f c=2.2GHz，在通带内最大波纹L Ar=0.2dB，S11小于-16dB；在阻带频率f s=4GHz处，阻带衰减L As是不小于30 dB。

输入，输出端特性阻抗Z0=50Ω。

方法一：用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数εr=9.0；高阻抗线特性阻抗Zoh =106Ω，低阻抗线Z01=10Ω。

方法二：用同轴线实现，其外导体直径为D0=16mm；高阻抗线特性阻抗Zoh=138Ω；低阻抗线内，外导体间相对介电常数εr =2.54，低阻抗线特性阻抗Z01=1。

确定滤波器的结构尺寸，测量滤波器的参数S11，S21，进行适当调节，使之达到最佳。

记录滤波器的最终结构尺寸，总结设计，调节经验。

三、实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office软件四、设计步骤1.确定原型滤波器生成原形滤波器时，在参数定义页设置N:5 元件数目为5；FC:2.2 截止频率为2.2GHz；PP:Ripple(dB) 带内参数为波纹衰减PV:0.2 波纹衰减值为0.2dBRS:50 输入端特性阻抗为50ΩRL:50 输出端特性阻抗为50Ω生成名为Fliter的原形滤波器的原理图，以及相关的测量图，优化项。

最终得到电路图，如下所示：设置工作频率，分析后得到滤波器相应结果，包括S11，S21参数。

设置优化目标，即f <2.2GHz时，S11<-16dB，S21 >-0.2dB; f >4GHz, S21<-30Db;目标设定完成后进行优化。

优化结束后，得到滤波器相应结果，包括S11，S21参数，如下图所示：五、实验数据记录1.根据优化结果，将原型滤波器的各个已优化的参数值填入表1，如下所示：2.计算滤波器的实际尺寸(1)微带线结构○1高阻抗线先计算高抗阻线的宽度。

微波低通滤波器实验报告微波低通滤波器实验报告一、设计要求设计一个切比雪夫微波低通滤波器，技术指标为：截止频率fc=2.2GHz, 在通带内最大波纹L Ar =0.2dB, S11小于-16dB；在阻带频率fs=4GHz处，阻带衰减LAs不小于30dB。

输入、输出端特性阻抗Z=50 Ohm。

二、实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office软件三、设计步骤1.确定原型滤波器启动软件中Wizard 模块的AWR Filter Synthesis Wizard （AMR 滤波器综合向导）功能，输入各项技术指标，即自动生成原型滤波器的原理图。

具体电路如下所示：图1原型滤波器电路图由于默认的优化目标与实验要求指标不同，必须自行重新设置，即f<2.2GHz 时，11S <-16dB,21S >-0.2dB ；f>4GHz 时，21S <-30dB ；目标设定完成后再进行优化。

优化结束后，即得到原型滤波器的各个已优化的参数值。

将结果填入表2。

2.计算滤波器的实际尺寸 （1）微带线结构 ①高阻抗线先计算高阻抗线的宽度。

已知条件：0.9r =ε，G Hz 1.1f o =，H=800um ，T=10um ，阻抗Ω=106Z oh ，计算得W,re ε；再计算高阻抗线的长度： ②低阻抗线先计算低阻抗线的宽度。

已知条件：0.9r =ε，G Hz 1.1f o =，H=800um ，T=10um ，阻抗Ω=10Z oh ，计算得W,re ε；再计算低阻抗线的长度：注意：计算公式中的L0、Ca 、Cb 即为原型滤波器的优化参数，仅为数值，不带单位！计算结果的单位为微米。

将结果填入表2。

得到各个参数后，即可得到微带线结构滤波器原理图：MLIN ID=TL1W=1000 um L=10000 umMSUB Er=9H=800 um T=10 um Rho=1Tand=0ErNom=9Name=SUB1MLIN ID=TL2W=1000 um L=10000 umMLIN ID=TL3W=1000 um L=10000 umMLIN ID=TL4W=1000 um L=10000 umMLIN ID=TL5W=1000 um L=10000 umPORT P=1Z=50 OhmPORT P=2Z=50 Ohm图2微带线结构滤波器原理图电路中的参数均可由上公式算出。