微波电子线路-西安电子科技大学1
微带天线CAD1
微带天线CAD(1)一、微波传输线与微带天线§1.1 微波传输线传输线：同轴线(双导线)，波导，微带线天线：线天线喇叭天线微带天线所谓的传输线是传播微波能量的，天线是用来辐射能量的。
只要能传播微波能量，就能设计成专业的天线用来辐射能量！天线所辐射的能量就是来自于传输线，因此，将微波传输线的形状改变就能够设计成为天线！也正因为如此，每种传输线都对应于一系列的天线形式。
例如：用双导线和同轴线设计的线天线；用波导设计的喇叭天线以及抛物面天线；用微带线设计的微带天线，等等。
这里我们主要讲述微带天线的CAD。
§1.2 微带传输线微带线由一条宽度为w的导体带和背面有导体接地板的介质基片构成(如图1—1所示)。
导体带宽度为t，介质基片厚度为h，相对介电常数为rε。
ε=1 表示的是什么？空气介质！近年来，以空气为介质的微带天线在基r站天线中得到了广泛的应用，例如：西安华天。
微带线是一种开放线路，因此它的电磁场可无限延伸。
这样，微带线的场空间由两个不同介电常数的区域（由空气和介质)构成。
我们知道，只有填充均匀媒质的传输线才能传输单一的纯横向场——TEM 模。
现在由于空气—介质分界而的存在，使微带中的传输模是具有电场和磁场所有三个分量(包括纵向分量)的混合模。
不过，当频率较高，微带宽度w 和高度h 与波长可相比拟时，微带中可能出现波导型横向谐振模。
其最低模TEl0的截止波长为：(1-1)04h 是计入边缘效应后的等效宽度的延伸量。
（a ）(b)图1—1 微带传输线最低次TM 模（TM01）的截止波长为：（1-2）此外，微带线中还存在表面波。
最低次TM 型表面波（TM 0)的截止波长为∞，即其截止频率没有下限。
最低次TE 型表面波TE 0的截止波长：（1-3）上述波导模和表面波模称为微带的高次模。
为抑制高次模的出现，微带尺寸的选择需满足如下条件：亦即对应于最高的工作频率。
（为什么要抑制微带中的高次模？作业一） 微带传输线传输的是准TEM 模，其有两个主要持性参数：特性阻抗（characteristic impedance ）Z 0和沿线传输相速（亦即电磁波在介质中的传播速度）p v 或有效介电常数(effective dielectric constant )re ε。
微波技术基础 (廖承恩 著) 西安电子科技大学出版社 课后答案
Z L − Z0 =0.2-0.4j=0.4472exp(-j1.11)=0.4472∠-63.44° ZL + Z0 VSWR = ρ =
1+ | ΓL | = 2.618 1− | ΓL |
幅分布图，并求其最大值和最小值。
解：
ΓL =
ww
w.
V ( d ) = VL+ e jβd (1+ | ΓL | e j ( Φ L − 2 βd ) ) 1 ∴V (3λ / 4) = VL+ e j 3π / 2 (1 + e j (π −3π ) ) = VL+ ( −4 / 3) = 600 3 + VL = −450V
2－1 某双导线的直径为 2mm，间距为 10cm，周围介质为空气，求 其特性阻抗。某同轴线的外导体内直径为 23mm，内导体外直径为 10mm， ，求其特性阻抗；若在内外导体之间填充εr 为 2.25 的 介 质 ， 求其特性阻抗。
解：双导线：因为直径为 d＝2mm＝2×10－3m 间距为 D＝10cm＝10－1m 所以特性阻抗为
w.
λ=
2π υ p 1 = = = β f f µε r ε 0
ww
sc oc 2－5 在长度为 d 的无耗线上测得 Z in (d ) 、 Z in (d ) 和接实际负载时的
Z in (d ) ，证明
sc oc 假定 Z in (d ) = j100Ω ， Z in (d ) = − j 25Ω ， Z in (d ) = 75∠30°Ω ,求 Z L 。
（2） （3）
（4）
sc oc 当 Z in (d ) = j100Ω ， Z in (d ) = − j 25Ω ， Z in (d ) = 75∠30°Ω 时
第1章 射频微波工程介绍 魏峰
11
西安电子科技大 学智能天线实验 室
♦
研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法。即从麦克斯韦方程出发，在特 定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律， 分析电磁波沿线的各种传输特性； 另一种是“路”的分析方法。即将传输线作为分布参数电
路处理，用基尔霍夫定律建立传输线方程，求得传输线上电
各个方面。而且，同一功能的模块，在不同的工作频段
的结构和实现方式大不相同。“结构就是电路”是射频/ 微波电路的显著特征。射频/微波电路的设计目标就是处
理好材料、 结构与电路功重要特性
♦ ♦
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1.2.1 射频/微波的基本特性 1． 似光性
♦
当今社会，各种无线通信技术发展迅速。射频/微波技术
蜂窝移动通信
卫星遥感
就是这一领域的核心。过去的 100 多年来，人们对射频 / 直播卫星 全球定位 自动驾驶 微波技术的认识和使用日趋成熟。
个人信系统 图像传输 数据网络
图 1-1 无线电技术的发展历史
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♦
对电磁波频谱的划分是美国国防部于第二次世界大战期
♦
作为工科电子类专业的学生，有必要掌握这方面知识。
8
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表1-3 常用移动通信系统频段分布
9
无线通信技术演进
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♦
一般地，射频 / 微波技术所涉及的无线电频谱是表 1-1 中甚高频(VHF)到毫米波段或者P波段到毫米波段很宽范 围内的无线电信号的发射与接收设备的工作频率。具体 地，这些技术包括信号的产生、调制、功率放大、辐射、 接收、低噪声放大、混频、解调、检测、滤波、衰减、 移相、开关等各个模块单元的设计和生产。它的基本理 论是经典的电磁场理论。
第六章 微波单片集成技术电子科大
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step5:第一层金属
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step6:介质层
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step7:第二层金属
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
建模方法概述
方法 基于 物理 种类 数值 模型 解析 模型 优点 理论上准确;适用于各种物理结 构和工艺参数的MSEFET；可以 预研究器件。 非常适合器件设计，尤其是 MMIC设计和特性模拟。适用 CAD技术 缺点 过分耗机时，在CAD应用中正在 完善；准确度依赖模型，精度有 所局限。 由于加工过程中不可预知因素 （缺陷等），因此必须以测量的 方法确定其元件值及特性；精度 较差。
2l wt Ls 2l (ln ) wt 3l
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
电感 电感模型的验证
n=9 L=166μm w=20 μm s=10 μm
L imag(1/ Y11 ) /(2f ) Q imag(1/ Y11 ) / real(1/ Y11 )
Step8:通孔制作
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
MMIC 工艺
Step9:划片道制作
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
EDA技术
为了设计MMIC电路，设计者必须根据指标寻求电路 拓扑结构，然后通过CAD技术MMIC电路进行准确的 预测（仿真）。
目前主流仿真工具有Agilent ADS, Ansoft Designer, AWR Microwave Office。 仿真工具可以把MMIC电路中的元部件通过各自模 型连接起来，然后通过微波理论对整个电路进行 时域或者频域的仿真。
微波与天线西安电子科技大学第8章
60°
3 0°
180°
0°
210°
330°
2 4 0°
270°
3 0 0°
……表示2h/＝
3 2
**表示2h/＝ 2
图 8 –3 对称振子天线的归一化E面方向图
第8章 线天线
p
r2
E2 max
240
2 0
2
F ( ) sindd
0
r2
60
2
I
2 m
240 r2
2 0
2
F ( ) sindd
因而相移常数为 1.04k 1.04 2
将以上RΣ、 z0 及β一并代入输入阻抗公式， 即
第8章 线天线
zin
R
sin2 h
j z0 cot h
s in 2 (1.04
65
2
0.24)
j454 .5cot(1.04
2
0.24)
6. j1.1()
第8章 线天线
8.2
1.
设天线阵是由间距为d并沿x轴排列的两个相同的天线元
图 8- 7对称振子的输入阻抗与h/λ的关系曲线
第8章 线天线
所以欲展宽对称振子的工作频带, 常常采用加粗振子直径 的办法。如短波波段使用的笼形振子天线就是基于这一原理。
② h/λ≈0.25时, 对称振子处于串联谐振状态, 而h/λ≈0.5时, 对称振子处于并联谐振状态, 无论是串联谐振还是并联谐振, 对称振子的输入阻抗都为纯电阻。 但在串联谐振点（即 h=λ/4n1）附近, 输入电阻随频率变化平缓, 且Rin=RΣ=73.1 Ω。 这就是说, 当h=λ/4n1 时, 对称振子的输入阻抗是一个不大的纯 电阻, 且具有较好的频率特性, 也有利于同馈线的匹配, 这是半 波振子被广泛采用的一个重要原因。而在并联谐振点附
杭州电子科技大学电子学院课程简介汇总
EDA技术课程代码：B0405230、C0405230、X0405230中文名称：EDA技术英文名称：(EDA Technology)课程内容：本课程是电子类专业的专业基础课，要求学生通过本课程的学习和实验，初步掌握常用EDA工具的使用方法、FPGA的开发技术以及VHDL语言的编程方法。
最后能比较熟练地使用MaxPlus+II等常用EDA软件对FPGA和CPLD作一些简单电路系统的设计，同时能较好地使用VHDL语言设计简单的逻辑电路和逻辑系统，学会行为仿真、时序仿真和硬件测试技术，为现代EDA工程技术的进一步学习，ASIC器件设计以及超大规模集成电路设计奠定基础。
选课对象：电子类本科生先修课程：数字逻辑电路教材：VHDL技术实用教程潘松、黄继业，电子科技大学出版社，2000年《VLSI系统设计与实践》课程简介课程代码：B0405110中文名称：VLSI系统设计与实践英文名称：VLSI system design and practice先修课程：《脉冲与数字电路》、《微电子学概论》、《集成电路设计原理》、《EDA工程》选课对象：电子信息工程、集成电路与集成系统设计、教材：《VLSI设计与实践》，王志等，电子工业出版社，2005主要参考书：1. 《电子系统集成设计技术》，李玉山等编著，电子工业出版社，2002内容简介：《VLSI系统设计与实践》课程是面向电子信息、电子工程、集成电路和系统设计的高年级本科生的专业课程。
在选修本课程之前，学生除了选修一般的基础课程和专业基础课程之外，还应该已经修完《微电子学概论》、《集成电路设计原理》、《EDA工程》等专业课程。
《超大规模集成电路系统设计与实践》课程简介课程代码：B0407010、C0407010、R0407010中文名称：超大规模集成电路系统设计与实践英文名称：VLSI system design and practice先修课程：《脉冲与数字电路》、《微电子学概论》、《集成电路设计原理》、《EDA工程》选课对象：电子信息工程、集成电路与集成系统设计教材：《VLSI设计与实践》，王志等，电子工业出版社，2005主要参考书：1. 《电子系统集成设计技术》，李玉山等编著，电子工业出版社，2002内容简介：《超大规模集成电路系统设计与实践》课程是面向电子信息、电子工程、集成电路和系统设计的高年级本科生的专业课程。
现代微波电路与器件设计-1、概述-西安电子科技大学苏涛老师
二、课程内容
• 微波器件和电路 • 微波CAD软件
典型器件设计的CAD范例 设计理论 + CAD
即不空谈理论，也不是CAD软件教学
微波器件和电路多种多样，丰富多彩 术业有专精，现代分工越来越细 典型器件：常用、有代表性、由简到繁 注意理论应用，设计思想等
滤波器制造
有限元分析波导结构软件
大功率功放功率测试
CST Microwave
Studio
Welcome to CST MICROWAVE STUDIO® the specialist tool for the fast accurate simulation of high frequency problems.
Main Features 1.Broadband calculation of S-parameter and antenna problems. 2.Calculation of 3D eigenmodes. 3.Modal Analysis: Improved S-parameter solver for extremely high resonant structures, based on 3D eigenmode calculation. 4.Frequency domain solver with adaptive sampling. 5.Powerful macro language (VBA), OLE automation server. 6.Fast, accurate and memory efficient Finite Integration Method (FI-Method) with Perfect Boundary Approximation™ (PBA). 7.Expert system based automatic mesh generation with 3D adaptive mesh refinement. 8.Fully parametric 3D ACIS based solid and curve modeling. 9.Import and Export of SAT, Step, CATIA®, Pro/E®, IGES or STL 3D CAD data. 10.Import and Export of DXF 2D CAD data. 11.Import GDSII and Gerber 2D CAD data. 12.Import of voxel data models (Human Model Data). 13.AR-Filter analysis for resonant structures. 14.Farfield (2D, 3D, gain, angular beam width and more) and radar cross section (RCS) calculation. 15.Efficient build-in optimizer. (Powell and Quasi-Newton type, advanced multilevel interpolation schemes) 16.Parameter Sweeps. work Parameter Extraction. 18.Spice Model Extraction
高频电子线路课件：第一章
2f 0.7 BW0.7
BW0.7 BW0.1
f0 通频带：BW0.7 0.7 Q0
f0 1 1 0.7 1 BW0.7 N ( 0.7 ) Q0 2 1 0.7
BW0.1 0.1 矩形系数：K 0.1 BW0.7 0.7 1 1 N ( 0.1 ) 2 0.1 10 K 0.1 10 10 1 0.1
若 Ig 0 则输出电压相位： arctan
V0 1 归一化谐振曲线：N ( ) 2 V0 m 1
电路参数： 与串联谐振回路完全一样！
f0 通频带： BW0.7 Q0
2
矩形系数：K 0.1 10
2
N ( )
1
2
1 幅频特性
arctan
第一章 高频小信号放大器
一、概述 高频宽带放大器 高频窄带放大器 高频窄带放大器作用：
从所接收的众多电信号中，选出有用信 号并加以放大（或对已调制信号放大），而 对其它无用信号、干扰与噪声进行抑制，以 提高信号的质量和抗干扰能力。
应用：广播、电视、 通信、雷达、测量等 设备中。
主要性能指标： 增益（电压增益、功率增益） 通频带
互感耦合谐振 耦合系数：
电容耦合谐振
耦合系数：
Cm k (C1 Cm )(C2 Cm )
k
M ( L1 M )( L2 M )
Cm为耦合电容
为了简化分析和计算，假设初次级 回路完全一样，即： L L L C1 C2 C Rp1 Rp2 Rp
1 2
Cm C
R Rp
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微波电子线路
雷振亚李磊宁高利
课时46学时
1 绪论
——微波电子系统介绍一、本课程在微波技术中的地位
名称与内容
微波技术与微波电子线路
有源与无源
信号产生、变换、控制
二、本课内容的重要性
1，本课的电路是决定微波及电子设备性能的关键
2，本课的内容是科学技术的难点和尖端
3，本课要求宽广的技术基础和先修课程
电磁场微波技术、电路理论与电子技术、半导体技术
三、微波电子系统的组成与应用
发射振荡、调制、放大、检示
接收放大、混频、本振、中放
应用：
1.无线通信系统
空间通信，远距离通信，无线对讲，蜂窝移动，个人通信系统，无线局域网，卫星通信，航空通信，航海通信，机车通信，业余无线电等
2.雷达系统
航空雷达，航海雷达，飞行器雷达，防撞雷达，气象雷达，成像雷达，警戒雷达，武器制导雷达，防盗雷达，警用雷达，高度表，距离表等
3.导航系统
微波着陆系统（MLS），GPS，无线信标，防撞系统，航空、航海自动驾驶等
4.遥感
地球监测，污染监测，森林、农田、鱼汛监测，矿藏、沙漠、海洋、水资源监测，风、雪、冰、凌监测，城市发展和规划等
5.射频识别
保安，防盗，入口控制，产品检查，身份识别，自动验票等
6.广播系统
调幅（AM），调频（FM）广播，电视（TV）
7.汽车和高速公路
自动避让，路面告警，障碍监测，路车通信，交通管理，速度测量，智能高速路。
8.传感器
潮湿度传感器，温度传感器，长度传感器，探地传感器，机器人传感器等。
9.电子战系统
间谍卫星，辐射信号监测，行军与阻击。
10.医学应用
磁共振成像，微波成像，微波理疗，加热催化，病房监管等
11.空间研究
射电望远镜，外层空间探测，
12.无线输电
空对空，地对空，空对地，地对地输送电能。
微波电子线路的这些应用各有侧重，又有共性。
下面以通信和雷达为例介绍工作体制。
四、微波电子系统举例
通信基本结构
三种移动通信体制
综合数据链
卫星通讯
雷达基本结构
测速雷达系统
测高雷达
交警使用测速雷达
目标向着雷达运动，反射波的频率要增加；如果目标远离雷达运动，反射波的频率会降低。
反射波频率的变化就是多普勒频率，这个频率含有目标运动速度的信息
五、 本课程的主要内容 1 绪论
2 肖特基势垒二极管 1．组成及工作原理 2．特性参数 P S S j j C L R C R ,,,, 3．等效电路及参数 i S C R t f ,,
3 微波混频器的工作原理 1．本振激励特性
2．非线性电阻、一次混频电路频谱 3．三端口等效电路 4 微波混频器的主要指标 1．指标
2．变频损耗、净变频损耗、 附加损耗、失配损耗
3．噪声系数的定义
5 噪声系数与单端混频器
1．噪声系数
2．混频器电路构成
3．单端混频器电路
6 微波平衡混频器电路与设计1．平衡混频器简介
2．反相型平衡混频器
移相器平衡混频器
3．
2
4．镜频开断路法回收
7 变容管及门-罗关系式
1 变容管
2 门-罗关系式及其应用
8 功率上变频器与变容管倍频器
1 功率上变频器
2 参量倍频器
9 阶跃管倍频器
1阶跃恢复二极管
2 阶跃管倍频器组成与原理
3 各部分电路分析
10 微波晶体管及其S参数
1 双基极晶体管
2 场效应管
3 异 结管及高迁移率晶体管
4 S 参数及Z 、 11 功率增益及稳定性 1 三种功率增益 2 稳定性分析
12 微波晶体管放大器的噪声 1 有源二端口网络噪声分析模型 2 噪声系数计算 3 最佳opt Y 及最小min F 13 微波晶体管放大器设计 1 设计指标及步骤 2 单向化设计
3 稳定条件下最大增益设计
4 等增益圆几潜在不稳定条件下设计
5 多级放大器设计 14 放大器设计举例 15 固态负阻器件
16 负阻振荡器与功率合成技术 17 PIN 管与单刀单掷开关
八毫米开腔用于弹道靶尾迹电子密度测量西安电子科技大学
18 复杂改进开关及电调衰减器
19 PIN数字移相器
20 速调管与行波管
21 磁控管
22 微波电子技术新进展
23 复习、作业讲解
11。