微波課程的設(shè)計(jì)--帶通濾波器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　第一章 帶通濾波器的設(shè)計(jì)</p><p>　　濾波器是用來分離不同頻率信號(hào)的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號(hào)， 使其不能通過濾波器， 只讓需要的信號(hào)通過。在微波電路系統(tǒng)中， 濾波器的性能對(duì)電路的性能指標(biāo)有很大的影響，因此如何設(shè)計(jì)出一個(gè)具有高性能的濾波器， 對(duì)設(shè)計(jì)微波電路系統(tǒng)具有很重要的意義。微帶電路具有體積小， 重量輕、頻帶寬等諸多優(yōu)點(diǎn)， 近年來在微波電路系統(tǒng)應(yīng)用廣泛， 其中用

2、微帶做濾波器是其主要應(yīng)用之一。平行耦合微帶線帶通濾波器在微波集成電路中是被廣為應(yīng)用的帶通濾波器。</p><p>　　第一節(jié) 設(shè)計(jì)目的</p><p>　　理解帶通濾波器的理論和工作原理；</p><p>　　理解帶通濾波器的設(shè)計(jì)步驟及學(xué)會(huì)使用Ansoft軟件；</p><p>　　通過設(shè)計(jì)仿真理解帶通濾波器的特性。</p>

3、;<p>　　第二節(jié) 帶通濾波器的基本原理</p><p>　　帶通濾波器的設(shè)計(jì)通常先把帶通濾波器頻率取歸一化，參考頻率一般取帶通濾波器的頻帶寬度，從而尋找相應(yīng)的低通模型設(shè)計(jì)出符合設(shè)計(jì)參數(shù)要求的低通濾波器，再進(jìn)行頻率和元件變換得到相應(yīng)的帶通濾波器。本次設(shè)計(jì)用平行耦合微帶線設(shè)計(jì)帶通濾波器。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用上述理論設(shè)計(jì)一個(gè)切比雪夫?yàn)V波器，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：

4、中心頻率f0=2.4GHz，相對(duì)帶寬為3%，帶內(nèi)波紋參數(shù)0.5dB，頻帶衰減為45dB，微帶線特征阻抗為50。微帶線基片材料：相對(duì)介電常數(shù)為3.38，厚度為20mil。設(shè)計(jì)中運(yùn)用切比雪夫?yàn)V波器列線圖結(jié)合歸一化參數(shù)確定濾波器的階數(shù)和元器件值，并根據(jù)奇偶模特征阻抗計(jì)算公式確定出微帶線的幾何尺寸，最后利用Ansoft軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證尋找優(yōu)化方法，達(dá)成對(duì)帶通濾波器的最佳設(shè)計(jì)。</p><p>　　第三節(jié) 參數(shù)的計(jì)算

5、</p><p>　　確定低通型濾波器的節(jié)數(shù)</p><p>　　將切比雪夫低通濾波器的截止頻率歸一化為：</p><p>　　根據(jù)公式計(jì)算切比雪夫的低通濾波器的節(jié)數(shù)：</p><p><b>　　X=</b></p><p>　　由通帶內(nèi)波紋=0.5dB,阻帶衰減=45dB,n=4.18知最少應(yīng)

6、該使用五階濾波器。</p><p><b>　　歸一化參數(shù)</b></p><p>　　由切比雪夫波紋為0.5dB的低通濾波器參數(shù)表知：</p><p>　　g1=g5=1.7058, g2=g4=1.2296，</p><p>　　g3=2.5408， g6=1.000</p><p>

7、　　計(jì)算濾波器的奇模、偶模阻抗</p><p>　?。╪=2,3,4，N）</p><p><b>　?。╪=N+1）</b></p><p><b>　　; </b></p><p><b>　　由以上公式得表格：</b></p><p>　　耦合

8、微帶線節(jié)的寬度，耦合縫隙寬度，各節(jié)耦合區(qū)長(zhǎng)度</p><p>　　1mil=0.0254mm，h=20mil=0.5080mm</p><p>　　寬度： =知=1.0665mm；</p><p>　　同理:=1.14767mm; =1.14923mm</p><p>　　=0.334206mm; =1.50442mm</p

9、><p>　　=1.71512mm</p><p>　　= 19.3153mm; =19.1358mm</p><p>　　=19.1331mm</p><p>　　第四節(jié) 仿真過程</p><p>　　1. 創(chuàng)建schematic窗口（projectInsert Circuit DesignNone）<

10、/p><p>　　2. 輸入襯底信息（CircuitAdd Model DataAdd Substrate Definition）如下圖所示：</p><p>　　3. 轉(zhuǎn)化為耦合模式（CircuitTRLMicrostripCPL）如下圖所示：</p><p>　　4. 添加元器件并設(shè)置參數(shù)得下圖：</p><p>　　雙擊port元件并

11、進(jìn)行如下圖設(shè)計(jì)：</p><p>　　單擊“ok”，按照下圖連接線路：</p><p>　　7. 設(shè)計(jì)仿真范圍（Circuit Add Analysis Setup）</p><p>　　8. 執(zhí)行仿真結(jié)果（Circuit Analyze）得下圖：</p><p>　　9. 確認(rèn)仿真并驗(yàn)證仿真結(jié)果（Circuit Report）得下

12、圖:</p><p>　　第二章 低噪聲放大器的設(shè)計(jì)</p><p>　　第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/p><p>　　1. 了解低噪聲放大器的理論和工作原理；</p><p>　　2. 了解低噪聲放大器的設(shè)計(jì)及學(xué)會(huì)使用ADS仿真軟件；</p><p>　　3. 通過設(shè)計(jì)仿真了解低噪聲放大器的特性。</

13、p><p>　　第二節(jié) 低噪聲放大器基本原理</p><p>　　功率增益是微波晶體管放大器的重要指標(biāo)之一，在實(shí)際的微波晶體管放大器中，源阻抗和負(fù)載阻抗不同，所得的功率增益是不同。設(shè)計(jì)放大器必須保證電路能穩(wěn)定工作，不產(chǎn)生自激震蕩，并遠(yuǎn)離自激狀態(tài)，研究晶體管放大器的穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)晶體管放大器必須考慮的問題。</p><p>　　本節(jié)將介紹低噪聲放大器的技術(shù)指標(biāo)、最小噪

14、聲系數(shù)設(shè)計(jì)方法和噪聲系數(shù)與功率增益的折中。</p><p>　　2.2.1 低噪聲放大器的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　低噪聲放大器的主要指標(biāo)包括：噪聲系數(shù)、功率增益、輸入輸出駐波比、反射系數(shù)和動(dòng)態(tài)范圍等。由于在設(shè)計(jì)低噪聲放大器時(shí)，要兼顧其他各指標(biāo)，所以主要考慮噪聲系數(shù)。</p><p>　　噪聲系數(shù)是信號(hào)通過放大器（微波器件）后，由于放大器（微波器件）產(chǎn)生噪聲使得

15、信噪比變壞。信噪比下降的倍數(shù)就是噪聲系數(shù)，常用F表示。放大器本身產(chǎn)生的噪聲常用等效噪聲溫度表示。噪聲溫度與噪聲系數(shù)的關(guān)系：</p><p>　　式中為環(huán)境溫度，通常以絕對(duì)溫度為單位。</p><p>　　對(duì)于單擊放大器來說噪聲系數(shù)的計(jì)算公式為：</p><p>　　式中為晶體管最小噪聲系數(shù)，由晶體管決定；、、分別為獲得時(shí)的最佳源反射系數(shù)、晶體管等效噪聲電阻、晶體管輸

16、入端的源反射系數(shù)。</p><p>　　而多級(jí)放大器的計(jì)算公式為：</p><p><b>　　++++</b></p><p>　　式中為總放大器整機(jī)噪聲系數(shù)，、、分別為1、2、3級(jí)的噪聲系數(shù)，、分別為第1、2級(jí)的功率增益。從上式可以看出，當(dāng)前級(jí)增益、足夠大時(shí)，整機(jī)的噪聲系數(shù)接近第1級(jí)的噪聲系數(shù)。因此，多級(jí)放大器中，第1級(jí)噪聲系數(shù)的大小起決定

17、性作用。</p><p>　　2.2.2 最小噪聲系數(shù)設(shè)計(jì)方法</p><p>　　因?yàn)榻邮諜C(jī)第一個(gè)放大器的噪聲系系數(shù)會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，所以低噪聲放大器對(duì)于接收機(jī)來說尤為重要。在使用二端口晶體管時(shí)，為了得到最小噪聲系數(shù)，設(shè)計(jì)要要使功率反射系數(shù)與相匹配；同時(shí)，負(fù)載反射系數(shù)與的共軛復(fù)數(shù)相匹配。如下：</p><p><b>　　=</b>

18、</p><p><b>　　==</b></p><p>　　2.2.3 噪聲系數(shù)與功率增益的中</p><p>　　和被用來得到最小噪聲系數(shù)。但是，這樣就不能與輸入導(dǎo)納相適應(yīng)從而也就不能得到最大功率增益。比如，在輸入端不匹配的情況下，放大器可能會(huì)以最小的噪聲系數(shù)反射大量的功率。因此，輸入端VSWR（電壓駐波比）可以通過折中噪聲系數(shù)與功率增益

19、來獲得提高，也就是說增加噪聲系數(shù)使之大于其最小值。要達(dá)到這個(gè)目的，可以在史密斯圖中畫出固定增益圓周和固定噪聲系數(shù)圓周，并使交點(diǎn)與匹配。最好的解決方法就是選擇固定增益圓周和固定噪聲系數(shù)圓周的交點(diǎn)。換句話說，在這點(diǎn)可以得到最大的增益和最小的噪聲系數(shù)。</p><p>　　第三節(jié) 設(shè)計(jì)指標(biāo)及仿真過程</p><p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)</p><p>　　低噪

20、聲放大器的中心頻率2.0GHz，通帶選為80MHz；</p><p>　　通帶內(nèi)的增益達(dá)到11.5Db,波紋小于0.7dB；</p><p>　　通帶內(nèi)的噪聲系數(shù)小于3；</p><p><b>　　通帶內(nèi)為絕對(duì)穩(wěn)定；</b></p><p>　　通帶內(nèi)的輸入信噪比小于1.5；</p><p>　

21、　通帶內(nèi)的輸出信噪比小于2；</p><p>　　系統(tǒng)的特性阻抗為50Ω；</p><p>　　微帶線基板的厚度為0.8mm，基板的相對(duì)介電常數(shù)為4.3。</p><p><b>　　2.3.2仿真過程</b></p><p>　　1. 晶體管直流工作點(diǎn)的掃描</p><p><b>

22、　　（1）建立工程</b></p><p>　　運(yùn)行ADS2009，選擇File New Project命令，彈出“New Project”（新建工程）對(duì)話框，可以看見對(duì)話框中已經(jīng)存在了默認(rèn)的工作路徑（可以改變）。并且，在Project Technology Files欄中選擇“ADS Standard：Length unil—millimeter”。單擊OK，完成新建工程，此時(shí)原理圖設(shè)計(jì)窗口會(huì)自動(dòng)打

23、開</p><p>　　（2）晶體管工作點(diǎn)掃描</p><p>　　File New Design…在工程中新建一個(gè)原理圖。在新建設(shè)計(jì)窗口中給新建的原理圖命名，這里命名為bjt_curve;并在Schematic Design Temples欄中選擇“BJT_curve_tracer”,這是一個(gè)專門用來掃描BJT工作點(diǎn)的模板。</p><p>　　單擊OK，此時(shí)新的

24、原理圖窗口被打開，窗口中已經(jīng)出現(xiàn)一個(gè)專門用于對(duì)BJT進(jìn)行直流工作點(diǎn)掃描的模板，會(huì)有系統(tǒng)預(yù)先設(shè)好的組件和控件。對(duì)BJT進(jìn)行工作點(diǎn)掃描的過程就是一個(gè)直流仿真的過程，因此模板中的仿真控制器為直流仿真控制器，而掃描的變量是BJT的CE極電壓VCE和B極電流IBB。</p><p>　　單擊工具欄中的Display Component Library List,打開元件庫(kù)。在Component上欄的Search中,輸入41

25、511回車查找結(jié)束后可以看到這種晶體管的不同模型:以sp為開頭的是S參數(shù)模型,這種模型不能用來做直流工作點(diǎn)掃描。選擇pb開頭的模型pb_hp_AT41511_19950125,右鍵單擊該模型，選擇Place Component，切換到Design窗口，放入晶體管。將BJT元件與原來原理圖窗口中的BJT_curve_tracer模板原理圖按照下圖的方式連接起來。</p><p>　　這樣對(duì)晶體管進(jìn)行直流工作點(diǎn)掃描的

26、電路就完成了，單擊工具欄中的Simulate執(zhí)行仿真，并等待仿真結(jié)束。仿真結(jié)束后，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口，由于使用的是仿真模板，需要的仿真結(jié)果已經(jīng)出現(xiàn)在窗口中，圖中就是BJT的直流工作點(diǎn)掃描曲線以及BJT的直流工作點(diǎn)和功耗。</p><p>　　（3）晶體管的S參數(shù)掃描</p><p>　　按照前面所述方法新建一個(gè)原理圖，新建的原理圖命名為SP_of_spmod;并在Schematic De

27、sign Temples欄中選擇“S-Params”。</p><p>　　單擊OK后，生成新的原理圖，如圖所示，原理圖中是一個(gè)S參數(shù)仿真的模板。</p><p>　　同前面的操作一樣，加入sp_hp_AT-41511_2_19950125,并按圖中連接電路。可以看出，由于sp模型本身的已經(jīng)對(duì)應(yīng)于一個(gè)確定的直流工作點(diǎn)，因此在做S參數(shù)掃描的時(shí)候無需加入直流偏置。</p><

28、;p>　　雙擊模板中的S參數(shù)仿真控制器，在參數(shù)設(shè)置窗口中設(shè)置：Start=0.10GHz,表示掃描的起始頻率為0.1GHz，由SP模型的起始頻率決定。Stop=5.1GHz，表示掃描的終止頻率為5.1GHz，由SP模型的終止頻率決定。Step=0.05GHz，表示掃描的頻率間隔為0.05GHz。完成S參數(shù)設(shè)置原理圖為：</p><p>　　這樣對(duì)晶體管進(jìn)行S參數(shù)掃描的電路就完成了，單擊工具欄中的Simula

29、te執(zhí)行仿真，并等待仿真結(jié)束。仿真結(jié)束后，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口，由于使用的是仿真模板，需要的仿真結(jié)果已經(jīng)出現(xiàn)在窗口中，途中的史密斯圓圖中就是BJT模型的S11參數(shù)和S22參數(shù)，它們分別表示了BJT的輸入端口反射系數(shù)和輸出端口反射系數(shù)。</p><p>　　接著在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)關(guān)于S11的數(shù)據(jù)列表，這樣就可以觀察在每個(gè)頻率處的S11參數(shù)的幅度和相位值了。</p><p>　　雙擊原理

30、圖中的S參數(shù)仿真控制器，選中其中的Calculate Noise選項(xiàng)，單擊OK后，再次執(zhí)行仿真。仿真結(jié)束后，在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)關(guān)于nf（2）的矩形圖，如下圖： </p><p>　　這樣就完成了對(duì)BJT模型的S參數(shù)的掃描，這些數(shù)據(jù)對(duì)后面使用這個(gè)元件進(jìn)行低噪聲放大器的設(shè)計(jì)很有幫助。</p><p>　　2. SP模型的仿真設(shè)計(jì)</p><p>　　很多時(shí)候，

31、在對(duì)封裝模型進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)前，預(yù)先對(duì)SP模型進(jìn)行仿真，可以獲得電路的大概指標(biāo)。SP模型的設(shè)計(jì)，通常被作為電路設(shè)計(jì)的初級(jí)階段。下面將首先設(shè)計(jì)BJT的S參數(shù)模型sp_hp_AT-41511_2_19950125在2GHz處的輸入，輸出匹配。</p><p><b>　　（1）構(gòu)建原理圖</b></p><p>　　在工程中新建一個(gè)原理圖文件，命名為spmod_LNA，在Sc

32、hematic Design Temples中不選擇模板。單擊OK后，新的原理圖生成。在Component Library List中選擇BJT的S參數(shù)模型sp_hp_AT-41511_2_19950125并插入到原理圖中。在Simulation-S_Param在元件面板中選擇兩個(gè)終端負(fù)載元件Term1，Term2并插入到原理圖中。單擊工具欄中的GROUND按鈕，在原理圖中添加兩個(gè)地線。按照下圖將元件連接起來。</p>&

33、lt;p>　　在Simulation-S_param元件面板中選擇輸入阻抗測(cè)量空間Zin，并插入到原理圖中，如圖所示。</p><p>　　在原理圖中插入一個(gè)S參數(shù)仿真控件，它的參數(shù)設(shè)置與前面晶體管的S參數(shù)掃描相同，這樣就完成了仿真原理圖搭建。</p><p><b>　　（2）SP模型仿真</b></p><p>　　單擊工具欄中的Si

34、mulate按鈕進(jìn)行仿真，并等待仿真結(jié)束。仿真結(jié)束后，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口，在窗口中插入一個(gè)關(guān)于輸入阻抗Zin1的數(shù)據(jù)列表。</p><p>　　由數(shù)據(jù)列表中的數(shù)據(jù)freq=2.000GHz，可以觀察到此時(shí)SP模型的輸入阻抗為20.083/19.829，這種幅度/相位的表示方式并不容易觀察和計(jì)算。雙擊數(shù)據(jù)列表，在彈出的Plot Traces&Attributes窗口中雙擊Zin1，系統(tǒng)彈出Traces O

35、ptions。將窗口中的Complex Data Format中的Mag/Degrees改為圖中的Real/Imaginary并單擊Ok確定。這時(shí)可以觀察到。當(dāng)freq=2.000GHz時(shí)，SP模型的輸入阻抗為18.892+j6.813。</p><p>　　這樣就計(jì)算出了電路的輸入阻抗，接下來根據(jù)輸入阻抗的值為SP模型設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　（3）輸入匹配的設(shè)計(jì)</p&

36、gt;<p>　　選擇TLines-Microstip元件面板，并在其中選擇微帶線參數(shù)配置工具M(jìn)SUB并插入到原理圖中。雙擊MSUB控件，按照如圖設(shè)置微帶線參數(shù)。</p><p>　　選擇Passive Circuit DG-Microstip Circuit元件面板，面板中是各種類型的微帶匹配電路，選擇采用單分支線匹配電路SSMtch,并插入到原理圖中。雙擊SSMtch電路，按圖設(shè)置。</p

37、><p>　　前面僅對(duì)SSMtch的頻率，阻抗參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，但并沒有根據(jù)這些參數(shù)調(diào)整它的尺寸參數(shù)，調(diào)整尺寸參數(shù)需要使用ADS的設(shè)計(jì)向?qū)瓿伞＿x中SSMtch電路，并單擊菜單欄中Design Guid>Passive Curcuit，此時(shí)系統(tǒng)彈出Passive Curcuit DesignGuide窗口。選擇Passive Curcuit </p><p>　　DesignGuide窗口中

38、的Des Design系統(tǒng)將自動(dòng)完成設(shè)計(jì)過程。</p><p>　　設(shè)計(jì)完成后，單擊工具欄中的Push Into Hierarchy，進(jìn)入SSMtch的子電路。從圖中可以看到組成SSMtch電路的各段微帶線的參數(shù)。其中的T形接頭為計(jì)算時(shí)考慮阻抗突變引起的。</p><p>　　ign Assistant選項(xiàng)卡，并單擊</p><p>　　單擊工具欄中的PopOut，

39、返回SP仿真原理圖中，將剛剛設(shè)計(jì)的匹配電路插入到所示的電路中，作為輸入匹配電路。電路連接完成后，單擊工具欄中的Simulate執(zhí)行仿真，并等待仿真結(jié)束。</p><p>　　仿真結(jié)束后在數(shù)據(jù)顯示窗口中查看電路的S11參數(shù)、S22參數(shù)的史密斯圓圖和S12和S21的矩形圖，并在頻率2GHz處分別插入標(biāo)記。</p><p>　　在數(shù)據(jù)顯示窗口中查看輸入阻抗Zin1的數(shù)據(jù)列表。從圖中可以看出，當(dāng)頻

40、率為2GHz是，電路的輸入阻抗接近50歐姆。</p><p>　?。?）輸出匹配的設(shè)計(jì)</p><p>　　在TLines-Microstrip元件板中選擇兩個(gè)MLIN，一個(gè)MTEE和一個(gè)MLEF，并插入到原理圖中。將它們的放置方式進(jìn)行調(diào)整，并按照?qǐng)D中的形式連接起來，組成</p><p><b>　　輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。</b></p>

41、<p>　　很明顯，這個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)需要調(diào)整，以適合輸出端口的匹配。TLIN1和TLIN2中的L=2.5mm {2.0mm to 40mm},表示微帶線默認(rèn)線長(zhǎng)為2.5mm，但是它是一個(gè)優(yōu)化參數(shù)，優(yōu)化范圍2.0mm到40mm。完成微帶線的設(shè)置后，將輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到SP模型電路去，如圖。</p><p>　　在原理圖設(shè)計(jì)窗口的Optim/Stat/Yield/DOE元件面板列</p>

42、<p>　　表中選擇一個(gè)優(yōu)化空間Optim并插入到原理圖中。將Maxlters改為200在Optim/Stat/Yield/DOE元件面板選擇兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)控件GOAL，并插入到原理圖中。這里首先對(duì)S11參數(shù)和S22參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。</p><p>　　這里的SimInstanceName選擇了SP2也就是說需要一個(gè)新的S參數(shù)仿真控制器，并將其頻率設(shè)置在2GHz附近</p><p>

43、　　單擊工具欄中的Simulate執(zhí)行仿真，仿真結(jié)束，結(jié)果如下：</p><p>　　在一次優(yōu)化完成后，要單擊原理圖窗口菜單中的Simulate>Update Optimization Values保存優(yōu)化后的變量值（在VAR控件上可以看到變量的當(dāng)前值），否則優(yōu)化后的值將不保存到電路原理圖中。</p><p><b>　　3.總體指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)</b></p&

44、gt;<p>　　（1）放大器穩(wěn)定性分析</p><p>　　在Simulation-S_ParamS_Param元件面板中選擇一個(gè)穩(wěn)定系數(shù)測(cè)量空間StabFct，并插入到原理圖中。</p><p>　　使原理圖設(shè)計(jì)窗口中的優(yōu)化控件失效，并單擊工具欄中</p><p>　　Simulate執(zhí)行仿真，等待仿真結(jié)束。從上圖曲線看出，放大器的穩(wěn)定系數(shù)都大于1

45、，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　?。?）噪聲系數(shù)分析</b></p><p>　　數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)關(guān)于nf（2）的曲線，從圖中可以看出低噪聲放大器的噪聲系數(shù)大約為1.9左右。</p><p>　?。?）輸入駐波比與輸出駐波比</p><p>　　在Simulation-S_Param元件板中選擇兩個(gè)駐波

46、比測(cè)量控件VSWR，并插入到原理圖中，其中一個(gè)參數(shù)不變，另一的測(cè)量方程改為VSWR2=vswr(S22),如上圖所示。</p><p>　　單擊Simulate按鈕，等待仿真結(jié)束。仿真結(jié)束后，在系統(tǒng)中插入一個(gè)關(guān)于VSWR1和VSWR2的矩形圖。</p><p><b>　　4.封裝模型的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　（1）直流偏置網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)&

47、lt;/p><p><b>　?、倨镁W(wǎng)絡(luò)計(jì)算</b></p><p>　　打開直流工作點(diǎn)掃描的電路原理圖bjt_curve，并在原理圖中BJT的基極加入一個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱VBE。將原理圖中的直流電源SCR1的Vdc改為2.7V。刪除參數(shù)掃描控件。雙擊直流仿真控件，在參數(shù)設(shè)置窗口中選擇Sweep選項(xiàng)卡，設(shè)置參數(shù)如下圖，雙擊變量控件VAR，將其中的變量VCE刪除。</p&g

48、t;<p>　　單擊Simulate，等待仿真結(jié)束。單擊List按鈕，添加下圖結(jié)果。從列表可以看出，當(dāng)Vce=2.7V，Ic=5mA時(shí)，IBB=50uA，VBE=799.2mV在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入兩個(gè)偏置電阻計(jì)算方程，分別為Rb=（2.7-VBE）/IBB和Rc數(shù)據(jù)列表如下圖所示。</p><p>　　在數(shù)據(jù)顯示窗口中單擊List，在彈出的Plot Trace&Attibutes 窗口中選擇

49、Equation中的Rb和Rc，分別單擊Add按鈕添加，單擊Ok。從圖中可以看出當(dāng)IBB=50uA時(shí)，偏置電阻Rb=38千歐姆，Rc=469歐姆。</p><p><b>　　②偏置網(wǎng)絡(luò)仿真</b></p><p>　　以新的設(shè)計(jì)名“biasnet”保存設(shè)計(jì)“bjt_curve”，同時(shí)保存并關(guān)閉“bjt_curve”的設(shè)計(jì)窗口和數(shù)據(jù)顯示窗口。刪掉電原理圖設(shè)計(jì)窗口中的“

50、IBB”,”I_probe”和“Var”。刪除直流仿真控制器，然后在“Simulation-DC”元件面板列表中選擇并插入一個(gè)直流仿真控制器。按下圖連接</p><p>　　單擊工具欄中的Simulate，開始仿真。單擊菜單欄中的Simulate>Annotate DC Solution，在原理圖中添加電壓和電流值的注釋，可以在原理圖中得到電路中個(gè)點(diǎn)的電壓和各支路的電流，如前面圖中所示?？梢钥闯鯞JT三極管

51、的各極電壓和電流都滿足直流工作點(diǎn)要求。這樣，BJT的偏置網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)就完成了，下面用帶有偏置網(wǎng)絡(luò)的BJT代替SP模型，對(duì)電路進(jìn)行仿真。</p><p>　　（2）封裝模型的仿真</p><p><b>　?、僦亟ㄔ韴D</b></p><p>　　打開spmod_LNA的電路原理圖，并以LNA_package為名稱保存。刪除原理圖中的BJT的S參

52、數(shù)模型sp_hp_AT-41511_2_19950125按照下圖方式添加和連接電路圖，網(wǎng)絡(luò)中加入了兩個(gè)DCBlck 兩個(gè)DCFeed，它們的作用是隔離直流與交流電路，防止它們相影響。</p><p><b>　?、趨?shù)仿真</b></p><p>　　由于元件模型發(fā)生了改變，因此需要對(duì)電路進(jìn)行重新仿真和優(yōu)化。</p><p>　　選中原理圖中的

53、輸入阻抗匹配電路DA_SSMatch1，并單擊工具欄中的Push Into Hierarchy，系統(tǒng)彈出DA_SSMatch1的子電路按照下面內(nèi)容重新設(shè)置微帶線的參數(shù)。TL1和TL2中加入?yún)?shù)優(yōu)化{2mm to 40mm}激活原理圖中的所有空間，并單擊工具欄中的Simulate執(zhí)行仿真。由于優(yōu)化控件Opt有效，本次仿真將對(duì)電路原理圖進(jìn)行優(yōu)化，仿真結(jié)束后，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口。</p><p>　　在數(shù)據(jù)顯示窗口中

54、加入S參數(shù)</p><p>　　分別在數(shù)據(jù)顯示窗口添加LNA的穩(wěn)定度，噪聲系數(shù)，輸入輸出駐波比的數(shù)據(jù)曲線。這樣就完成了對(duì)低噪聲放大器封裝模型的設(shè)計(jì)和仿真。</p><p>　　到此，低噪聲放大器的仿真結(jié)束。</p><p>　　第三章 心得體會(huì)</p><p>　　耗時(shí)三周的微波課程設(shè)計(jì)終于將要在自己的收獲與體會(huì)中塵埃落定,這幾天真的是

55、一直在忙碌,忙著上網(wǎng)查資料,忙著翻閱參考書?？催^之后還要試著在軟件上仿真，經(jīng)過多次嘗試后的成功都會(huì)讓自己欣喜不已,有時(shí)盡管只是一個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　微波是一門比較難學(xué)的課程,相對(duì)來說,微波的課程設(shè)計(jì)也是不容易做的。這次我在課程設(shè)計(jì)中所做的課題是帶通濾波器和低噪聲放大器，剛開始只安裝了Ansoft軟件，結(jié)果帶通濾波器仿真出來了，低噪聲放大器卻不能仿真，低噪聲放大器需要的元器件Ansoft里面沒有，我

56、們?cè)囍闷渌骷?，結(jié)果以失敗告終。然后我們換了Ads仿真軟件做低噪聲放大器，雖然仿真過程也遇到了很多問題，但是我們都一起商量著將其解決了，經(jīng)過不斷的嘗試和優(yōu)化，最終完成了低噪聲放大器的設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)微波知識(shí)的理解，把理論的知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐中。熟悉了Ansoft、Ads仿真軟件，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考、認(rèn)識(shí)問題、解決問題的能力。以往感覺微波的東西過于枯燥，太多的理論公式。

57、現(xiàn)在就不一樣了，感覺微波很有意思。</p><p>　　第四章 參考文獻(xiàn)</p><p>　　1. 閆潤(rùn)卿、李英惠主編，微波技術(shù)基礎(chǔ)，北京理工大學(xué)出版社；</p><p>　　2. 李緒益主編，微波技術(shù)與微波電路，華南理工大學(xué)出版社；</p><p>　　3.雷振亞、明正峰、李磊、謝擁軍主編，微波工程導(dǎo)論，科學(xué)出版社；</p>