微波无源电路仿真技术(05)
微波eda
分析对象：强非线性微波电路、超高速脉冲数字电路可进行 电路的瞬态分析。
5. 微波电路的噪声分析
用于分析线性和非线性微波电路的噪声特性。例如低噪声
放大器的噪声分析，微波振荡器的相位噪声分析，晶体管 噪声模型参数提取等。
14
6. 微波电路的优化设计
根据给定电路拓朴初值和电路设计指标，通过CAD优化算法，
用有限元法或矩量法分析场，速度慢，计算机内存占用大, 但通用性强，能解决其它软件不能解决的很多问题。
22
基于电路分析的微波EDA技术 Circuit Theory Based CAD
[S]、[Y]、[ABCD]
基于网络分析，无法考虑辐射，耦合等效应，除非建立相应的模型，在 23 高频时精度下降
基于电磁场分析 Field Theory Based CAD 基于Maxwell 积分或差分方程求解，考虑了 损耗、辐射耦合效应
矩量法对filter 结构网格划分 24
两种方法求解时间对比
电路仿真
网络节点数N, 放大器级联网络计算时间正比于N3
电磁场仿真
较小的结构有较大的网格剖分数目 如前述滤波器N=476， 达到收敛条件网格数目加倍， 计算时间正比于N3
绪论
建模建库方法
微波EDA软件学习
微波电路分析方法
最优化方法与设计
微波电路设计
灵敏度与容差分析
考核方式
学生到课、作业、课 堂测试
平时考核（30%）：考核出勤和作业情况；
上机考核（20%）：考核上机实验报告情况；
实验报告
期末考核（50%）：期末考试卷面成绩。 开卷考试
微波技术第5章微波网络基础
j= 1
ak
散射矩阵元素的定义为：i≠j
Sij =
bi aj
ak = 0,k? j
对于 ak=0, 指对于端 口的入射波为零，则 要求k端口： 1)无源； 2)无反射；
Zk=Z0k
b1
Z01 Z01
b2
Z02
Z02
bi Z0i
Z0i
Z0k
bk
1 Z0k
bN Z0N
Z0N
N端 口 网 络
aj
Z0j
Sij
对于各参量： Sij S ji
2）无耗网络散射矩阵的幺正性
对于一个 N 端口无耗无源网络，传入系统的功率等于 系统的出射功率:
得到散射矩阵的幺正性:
[S]t [S]* [U ]
式中
[U ] =
轾 犏 犏 犏 犏 犏 犏 臌100M
0 1
L
L L O L
0 0
1
为单位矩阵。
对于互易网络，由互易性可得: [S][S]* = [U ]
即有
åN
k= 1
Ski Sk*j
=
dij
=
ìïïíïïî
1 0
i= j i¹ j
即若 i = j，
N
åS
ki
S
* ki
=
1
k= 1
若 i¹ j
N
å Ski Sk*j = 0
k= 1
上两式说明[S]矩阵的任一列与该列的共轭值的点 乘积等于1，而任一列与不同列的共轭值的点乘积 等于零（正交）。
3）传输线无耗条件下，参考面移动S参数幅值的 不变性
Vi+ Z0i
=
1 2
轾 犏 犏 犏 臌ViZ( z0 i)
电子科大HFSS(01)微波仿真技术与微波仿真软件
CST Design Studio界面
Ansoft Serenade
Ansoft Serenade 设计环境为现代的射频以及微波设计者们提供了一个强大 的电路、系统和电磁仿真的工具。简易的使用环境允许使用者们在仿真器和 其他的工具（如文字处理器）最大程度的产生数据资料的转移。简单的说， 它主要包括Harmonica电路仿真 和 Symphony系统仿真部分。 Symphony 可以在Serenade 文件夹（一种计算机标原理图获取、布局、和 仿真环境）下面运行。它是一个可以仿真有射频、微波和数字部分组成的通 信系统的软件工具。Symphony 添加了针对外围环境的高效的模拟、数字混 合方式（模拟和数字）和系统分析能力。使用者能够很快的构建一个系统包 括大量元件的库里的射频部分的模拟和数字信号处理。像信道编码，模拟和 数字信号处理滤波器，放大器，晶体震荡器衰减信道模型。这些都能使设计 者们迅速的组建有线的或者无线系统。由于系统自带了那么多模型，因此设 计者只需要对元器件键入很少的关键特征。它也能够对线性或非线性系统进 行彻底的操作。 它也能输出例如增益、噪声和在时域或者频域上的误码率。针对不同的设计 方法，在早期阶段的时候它就能够迅速的检查，以减少设计周期时间和避免 由于射频和数字信号处理系统之间的互相干扰而造成的高成本的重新设计。 一旦一个设计系统结构被确认了那么一个自上而下的设计流程就能被完成。 一个系统的误码率能够基于完整的系统分析而计算出来。对射频的描述，例 如阻抗不匹配，晶体震荡器的相位噪声和群延迟，在系统中（当然包括噪声， 输入功率，S参数和其他的输入信号扫描分析）把误码率的计算作为一个任何 参数的函数。
ADS主要应用
ADS功能非常强大，对整个现代通信系统及其子系统 的设计和仿真提供支持。主要应用有以下几个主要方 面：
Serenade 8.0微波电路仿真软件在无源电路设计中的应用
高 了分析 的选 择性 和准确度 。
关键 词 ： 分光 光度 法 ； 色过 程 ； 色反 应 ； 色剂 ； 显 显 显 温度 ； 度 ； 置 时 间 酸 放
分光 光度 分 析 法是 光 学 分 析法 中的 一 种 ， 根 是 据物 质 对光 的吸 收特性 进行 定量 分析 的方 法 。由于 这 种方 法 具 有许 多 优 点 ， 因此 在 化 学分 析 中 应用 非 常广 泛 。许多 对可 见光 不产 生吸 收或 吸收 不大 的物
文件。 样， 这 我们就 可 以对 所 产生 的版 图进 行进 一步
的优化 和分析 ．
研制 周 期长 ， 利 用 Ｓｒｎｄ ． 行综 合设 计 就 而 ｅｅａ ｅ８ ０进
可达 事半功 倍 。
现 以三 节 发夹型 滤波 器 （ ． ～５ ４ ５ １ ． ＧＨｚ 为例简 ）
述设计 过 程 。 ，
线宽 度为 ０ ５ ｍｍ（０ ． ５ Ｈｚ 。 ．ｌ ｆ—５ ２ Ｇ ）
我 ｆ Ｓ 道 发 夹型滤 波器 中输入 输 出的微带 线 宽 ｆＨ ｉ
度 及它 们与相 邻谐 振 回路之 间的藕 合是 影响输 入输 出驻 波 的主要 因素 ； 各谐 振 回路之 间的 藕合 是 决 定
滤 波 器带宽 的主要 因 素 。
所 产生 的数据 进行 优 致 与所要 求 的相 同。然后 我们再对 滤 波器带 宽和带 内驻波进 行优 化 。
哪 ］
采 用的基 片是 介 电常 数 为 ９ ８的陶 瓷片 （ ０ ． 厚 ．
６ ｍ） 用 Ｓ ｒｎ ｄ ８ ０巾的微 带 线优 化功能 算得 带 ａ ｒ ， ｅｅ ａ ｅ ．
２ ５ 通过 以上步 骤 所 产生 的 版 图与 实 际指 标 还有 ．
hfss耦合器仿真设计范例-概述说明以及解释
hfss耦合器仿真设计范例-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在HFSS耦合器仿真设计范例这篇文章中，我们将介绍HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤。
HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种电磁场仿真软件，广泛应用于高频电磁场仿真领域。
耦合器作为一种重要的电路元件，在无线通信和微波领域具有广泛的应用。
通过仿真设计，我们可以模拟和优化耦合器的性能，以满足实际工程需求。
本篇文章的主要目的是通过以HFSS为工具，详细介绍耦合器的仿真设计过程。
首先，我们将在理论背景部分介绍一些基本的电磁场理论知识，包括电磁波的传输和耦合原理。
随后，在HFSS耦合器的原理部分，我们将重点讲解HFSS软件在耦合器仿真中的应用。
接下来，我们将详细介绍HFSS耦合器的仿真设计步骤。
这包括建立仿真模型、设置边界条件和材料属性、定义仿真参数等。
我们还将介绍如何通过改变耦合器的几何参数来优化性能，如改变耦合间隙、调整导体尺寸等。
通过仿真结果的分析和对比，我们可以评估不同设计参数对耦合器性能的影响，并提出设计优化建议。
最后，在结论部分，我们将对实验结果进行分析和总结。
通过对仿真数据的分析，我们可以得出一些结论，如耦合器的带宽、传输损耗等。
同时，我们也会给出一些建议，如如何改善耦合器性能或进一步优化仿真设计。
通过本文的学习，读者将了解到HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤，并能够利用HFSS软件进行仿真设计。
这不仅对于从事无线通信和微波领域研究的工程师和学者有重要意义，同时也对于对电磁场仿真感兴趣的读者有一定的参考价值。
在实际工程应用中，通过仿真设计可以节省成本和时间，同时提高产品性能和可靠性。
因此，熟练掌握HFSS耦合器的仿真设计方法对于工程实践具有重要的指导意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章结构部分的主要目的是介绍整篇文章的组织方式，以及各个章节的内容概述。
通过对文章结构的明确介绍，读者可以更好地理解整篇文章的逻辑架构，有助于他们更好地理解和接受文章的内容。
微波技术 第五章 微波网络基础
第五章微波网络基础§5-1 引言前面讲述的微波传输线理论，都是指均匀传输线，其横截面形状和尺寸沿轴线方向保持不变。
但是，实际上的微波系统并不是仅由规则的均匀传输线组成，实际情况要复杂得多。
图5-1-1和图5-1-2分别是一个雷达高频系统和微波测试系统的构成图。
图5-1-1 雷达高频系统图5-1-2 微波测试系统由此二图可见，一般的微波系统都可概括为图5-1-3所示的结构形式，即整个系统由下面几部分组成：（1）能激励起电磁波的区段，称为信号源；（2）能吸收电磁波的区段，称为负载；（3）不均匀区段，称为微波元、器件；（4）连接上述三种区段的部分，称为均匀传输线。
图5-1-3 微波系统方框图对一微波系统主要的研究信号和能量两大问题。
信号问题主要是研究幅频和相频特性；能量问题主要是研究能量如何有效地传输问题。
关于均交系统中的信号和能量传输问题已系统地论述过，那么有“不均匀区”介入系统之后，由于边界条件变得异常复杂，因此不仅出现主模式的反射，还将产生许多高次模，所谓“不均匀区”是指其边界条件或其中状态不同于传输系统的均匀部分布出现某种变化的区域。
对于这灯问题，原则上仍可采用场解的方法。
即把不均匀区和与之相连的均匀传输线作为一个整体，按给定的边界条件求解麦克斯韦方程。
它不仅可以给出均匀区（远离不均匀性）波的相对幅度和相位关系，连不均匀区与其附近的复杂场分布也可给出，这当然是一种严格的理论分析方法。
但遗憾的是，即使对于最简单的波导不均匀区，上述的严格场解也是非常复杂的；即使求出解来，其结果也是很繁琐的。
因此，这种方法不适宜工程设计需要。
工程上要求一种简便易行的分析方法，这就是微波网络方法。
微波网络法就是等效电路法。
这是一个近似然而却是有效的方法。
其基本思想，是把本来属于电磁场的问题，在一定条件下，化为一个与之等效的电路问题。
就是说，当用微波网络法研究传输系统时，可以把每个不均匀区（微波元件）看成一个网络，其对外特性可用一组网络参量表示；把均匀传输线也看成一个网络（波导等效为长线），其网络参量由传输参量和长度决定。
第5章 微波元件1
集总参数电路网络组合而成。
分布参数电路由规则导行系统等效而成； 集总参数网络则由微波电路或系统中的不连续性等效
而组成。
第5章 微波元器件
研究微波元件要注意其等效网络的电路模 型，S参数的特点，具体的应用方式等问 题。 一种电路功能可能存在多种不同结构的实 现方法（与传输线型、功率容量，频带 宽窄等有关）。
( Z in ) ab
2 Z 01 = ( Z in ) cd
其损耗小且稳定，但活塞长且频带只能做到10~15%的带宽。
第5章 微波元器件 (2) 匹配负载
全部吸收输入功率的元件。
Z L Z0
主要技术指标：工作频率f、输入驻波比、功率容量。
用途：为匹配标准、模拟等效天线、吸收负载等。
第5章 微波元器件 匹配负载是一种几乎能全部吸收输入功率的单端口元件。 对波导来说, 一般在一段终端短路的波导内放置一块或几块劈形 胶木片等）涂以金属碎末或炭木制成。 当吸收片平行地放置在波 导中电场最强处, 在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量, 使其反 射变小。劈尖的长度越长吸收效果越好, 匹配性能越好, 劈尖长度 一般取λg/2的整数倍。 如图 5 - 2(a)所示; 当功率较大时可以在短 路波导内放置锲形吸收体, 或在波导外侧加装散热片以利于散热,
1）短路负载
短路器，可调短路活塞 要求：
ZL 0
(1) 保证接触处的损耗小， 1 ；
(2) 当活塞移动时，接触损耗变化小； (3) 大功率时，活塞与波导壁间不应产生打火现象。 可用为调配器，纯电抗元件 结构方式：接触式、扼流式 直接短路，则短路点位电 流的波腹点，损耗较大
第5章 微波元器件
第5章 微波元器件
微波系统是由有源微波电路和微波无源元件组成。
微波技术微波技术第五章(1)
当GA、GB 都远小于1 时，在A-A’处的总反射系数可近似为
令q = l，得
j 2l0
G = G = GA GBe 4 G = GA GBe j2q = GA (1+e j2q )
= GAe jq (e jq e jq ) = 2GAe jq cos q
(3-158)
以保证接头处 (如图示1、2之间) 有良好的电接触。扼流接头安装方
便、功率容量大；但频带较窄。
扼流接头
平接头
2. 拐角、弯曲与扭转元件
改变电磁波的传输方向用拐角、弯曲元件；改变电磁波的极化
方向而不改变其传输方向用扭转元件。要求r 小、频带宽、功率容 量大。为使反射最小, 拐角和扭转段长度l =(2n+1)lg/4。E面弯波
Γ = Z Z0 Z Z0
1
r=
1
Γ Γ
=
Z
e
Z
=
b
a
b
Z0 b0
Z0 = b0 Zb
(Z Z0) (Z Z0)
(5 5) ( 5 – 6)
第二节 二端口元件
无耗二端口网络的基本性质（已在课件第四章(1) 讲解）
一、连接元件 连接元件的作用是将作用不同的微波元件连接成完整的系统。 要求接触损耗小, 驻波比小, 功率容量大, 工作频带宽。 这里只介绍单纯起连接作用的接头、拐角、弯曲和扭转元件。
Rmax Z0 Rmax Z0
B-B’处的局部反射系数为
GB
=
Rmax Rmax
Z01 Z01
=
Rmax Rmax