通带边界频率与通带内衰减、起伏 阻带边界频率与阻带衰减
这些指标是描述滤波器的衰减特性的，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)。
微波滤波器的技术指标（续）

各端口的反射系数

描述了滤波器各端口反射损耗的大小，反射系 数越小，端口的阻抗匹配就越好，反射损耗也 越小。 群时延是指信号的相移随频率的变化率，定义 为 d / df ，群时延为常数时，信号通过网络才 不会产生相位失真。

通带内的群时延

微波滤波器的技术指标（续）

寄生通带

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。
微带滤波器的结构

微带滤波器制作简单，能够直接做在电 路板上，容易同电路的其他部分连接， 以下就是几种常见的微带滤波器的结构。
g
Z
l)
l<
g
4
l
g
4
l>
g
4
Z=jX
Zg
0
l
微带电路的基本元件（续）

微带终端开路线段的特性
Z jZ C ctg (
l
2
g
l)
l<
g
4
l
g
4
l>
g
4
Z
Z=jX
0
l
Zg
微带电路的基本元件（续）

微带电路接地时通常采用打沉铜孔的方式，使 上层的金属与下层的地板相连。微波电路中各 接地点都要就近接地，通过一段线再接地和直 接接地的效果是不同的。
e
微带电路的基本元件（续）

常用的介质基片及其介电常数



聚四氟乙烯纤维 Teflon 氧化铝陶瓷 Al2O3 人工复合介质 高频玻璃纤维 FR4
2.5 9 3 4.3
– – –
2.8 9.9 20 4.7
微带电路的基本元件（续）

微带终端短路线段的特性
Z jZ C tg (
l
2
微波滤波器的分类


根据功率衰减的频率特性来分类，微波滤波 器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。 随着频率的的提高，滤波器不能再用集总参 数的电感和电容元件来组成，需要采用各类 传输线为主体的分布参数结构。根据所用的 传输线类型来分类，微波滤波器可分为波导、 同轴线、微带线滤波器等等。
微波滤波器的技术指标
优化目标的设置
微带滤波器的设计



在优化时，软件对于各个变量的值进行搜索， 使得电路的S参数曲线逐步接近直至满足优 化目标。 在优化过程中要根据实际情况选择合适的优 化方法和次数，对电路进行反复优化。在优 化中还可能要对优化目标、优化变量的初值 及范围进行适当的调整。 当电路参数完全满足优化目标时，优化过程 结束，可以观察仿真的曲线了。
观察仿真曲线
微带滤波器的设计

版图的仿真

版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行 计算，其结果比在原理图中仿真要准确，但 是它的计算比较复杂，一般作为对原理图设 计的验证。
版图仿真的窗口
版图仿真的曲线
电路版图的绘制

仿真完成后要根据结果用Protel软件绘制电路 版图，绘制版图时要注意以下几点。

高低阻抗线低通滤波器
微带滤波器的结构（续）

平行耦合线带通滤波器

交指滤波器
微带滤波器的结构（续）
微带滤波器的设计


以平行耦合线带通滤波器为例介绍一下 使用ADS软件设计滤波器的方法，具体 包括原理图绘制，电路参数的优化、仿 真，版图的仿真等步骤。 首先要根据所选滤波器的结构画出其原 理图，并设置各元件的参数。
微波电路综合实验
2003.9
微波的应用领域



通常的微波是指分米波、厘米波和毫米波，其频率 范围从300MHz～300GHz，在整个无线电波波谱中 占有重要的地位。 微波具有较高的辐射方向性和分辨率，在大气中的 传播衰减比较小，并且能够穿透电离层，因此在通 信、雷达、遥感、遥控、遥测等方面都有广泛的应 用。 由于微波的频率高，频带宽，能够承载大量的信息， 所以微波电路已经成为现代通信系统中必不可少的 组成部分。
微带电路的基本元件（续）

集总参数元件



电容 -- 贴片电容，陶瓷电容 电感 -- 贴片电感，磁芯线圈 电阻 -- 贴片电阻 晶体管 – 贴片封装
实验一 微带滤波器的设计 制作与调试
波滤波器简介

微波滤波器是一种具有选频功能的微波器件， 它从频率上分离与阻隔微波信号，使在特定 频带内的信号得以通过（通带）或被抑制 （阻带）。由于这一特性，它的应用极为广 泛，尤其是在多频率工作的系统中，更是不 可缺少的一类元件。
微带滤波器的原理图
微带滤波器的设计

对滤波器的电路参数进行优化和仿真。

在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化 目标进行优化仿真。S21(S12)是传输参数，滤波器 通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在 S21(S12)随频率变化曲线的形状上。S11(S22)参数反 应了输入、输出端口的反射系数，也是优化的主要 目标。
课程内容

本课程主要由以下三个实验组成

一、微带滤波器的设计、制作与调试 二、低噪声放大器的设计、制作与调试 三、微带功分器、分支线电桥的设计、制作与调试

实验内容是学习使用ADS软件设计微波滤波器、 低噪声放大器、功分器等，并对其参数进行优 化、仿真。然后根据软件设计的结果绘制电路 版图，并加工成电路板，最后对制作好的电路 进行调试，使其满足设计要求。
微波元件的种类


微波电路的基本单元是传输线，根据传 输线结构的不同，可以把微波元件分为 同轴、微带、波导等几大类。 由于微带类元件体积小，重量轻，制作 方便，所以本实验的内容采用微带结构 来实现。
微带电路的基本元件

微带线
W
h
H
ε 0=1
E
介质基片ε
r

宽高比 W / h 0.1 ~ 5 有效介电常数 e (0.5 ~ 0.8) r 特性阻抗 Zc 0 微带中的波长 g
微波电路的实例

下图是一个无线通信系统中接收机和发射 机的系统框图
中频 振荡器
射频 振荡器 馈线
发射 天线1
基带调制信号
中频 BPSK 调制器
中频 中频 滤波器 滤波器
上变频器
射频 滤波器1
功率 放大器
功分器 发射 天线2 馈线
课程目的



了解典型微波电路的原理及设计方法。 学习使用ADS软件进行微波电路的设 计，优化，仿真。 掌握微波电路的制作及调试方法。