微波仿真论坛_microwave office 试验教程

阻带内600MHZ以上 S21<-50dB

反射系数S11：通带内0MHz～400MHz S11<-10dB 请参考如图所示电路结构为我们设计。 答：cost＝0，一次优化即可 （L0=17.413，L1=31.445，L2＝27.952，C0=14.167，C1=18.712） 低通滤波器（1）幅频特性曲线 评分标准：没有cost值和输出曲线图 扣5～10分 老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣3～5分

2。你会添加Marker吗？试在S21曲线上，添加一横坐标为600MHz的Marker。添加后需请老师签字。 （10）

答：菜单或右键

3。利用所采用的数值解法的不同，对微波与射频电路EDA软件进行分类。（10） 答：根据所采用的数值解法进行分类

基于矩量法仿真的EDA软件主要包括ADS（Advanced Design System）、Sonnet电磁仿真软件、IE3D和Microwave office

基于时域有限差分（FDTD）的仿真软件包括：CST MICROWAVE STUDIO、FIDELITY和IMST Empire 基于有限元的典型仿真软件是：Ansoft HFSS 评分标准：能写出软件名称的，得4～6分 <2> 1。2。同上低通滤波器（1） 3。你了解ADS这个仿真设计软件吗？与MWO相比，它在设计环境上有什么明显特点？ （10） 答： ADS仿真设计软件是在无线通信测试领域执业界牛耳的安捷伦（Agilent）公司的拳头产品，是顶级的无线与射频系统设计仿真软件之一

功能包含：时域电路仿真、频域电路仿真、电磁仿真、通信系统仿真、DSP设计等 亦提供辅助设计功能，如DesignGuide以及SimulationWizard 拓展功能：

b与多家晶圆厂商合作建立ADS Design Kit及Model File

b能与其它设计模拟软件（如SPICE、NC－Verilog、Matlab等）进行Co－Simulation b丰富的组件/应用模型library以及量测/验证仪器间的连结功能 与MWO相比，它在设计环境上的明显特点是：窗口化 评分标准：有ADS简介，得6分；写得不祥，则得4分

写出窗口化，得4分；若回答了ADS与MWO不同之处，则得2分

<3> 1。2。同上低通滤波器（1） 3。如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化哪几个步骤？（10） 答：修改电路原理图，修改优化目标的设置

评分标准：修改电路原理图，得6分；若无画原理图基本单位，得5分 修改优化目标的设置，得4分 <4> 1。我们需要一低通滤波器（2），要求如下：（30） 通带频率范围：0MHz～400MHz 增益参数S21：通带内0MHz～400MHz S21>--0.5dB

阻带内600MHZ以上 S21<-50dB

反射系数S11：通带内0MHz～400MHz S11<-10dB

请参考如图所示电路结构为我们设计，要求Cost<0.2。 答：cost＝0，一次优化即可 （L0=25.488，L1=29.985，，C0=11.666，C1=18.482，C2＝18.726） 低通滤波器（2）幅频特性曲线 评分标准：没有cost值和输出曲线图 扣5～10分 老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣3～5分 <5> 2。使用微波基础计算器计算特性阻抗为50欧姆，负载阻抗为200+150j,取波长为1线长为4（波长线长为相对值）。计算线长Z为2.5和3.5两处的输入阻抗和反射系数。并画出Z为2.5时的阻抗与导纳圆图。 （20） 答：

Z为3.504，输入阻抗：231.368056＋j 138.432080 ，反射系数：0.714＋j 0.141 Z为2.504，输入阻抗：231.368056＋j 138.432080 ，反射系数：0.714＋j 0.141 Z为2.496，输入阻抗：171.542847＋j 154.351796 ，反射系数：0.696＋j 0.212 评分标准：Z为2.5和3.5两处的输入阻抗和反射系数，10分 画出Z为2.5时的阻抗与导纳圆图， 10分 <6> 1。2。同上低通滤波器（2） 3。用测量设备IVCURVEI来测量非线性器件——三极管GBJT3的特性曲线（10）

三极管GBJT3的特性曲线 评分标准：选错管子，扣4～6分 没画特性曲线图，扣2～4分 <7> 1。同上低通滤波器（2） 2。将此滤波器级数减少为7级，优化得到的Cost还能满足要求吗？（至少经过3次优化，写明每次优化采用的方法、迭代次数以及所得到的Cost）据此探讨一下滤波器性能与其级数的关系。（20） 答：不能满足要求

Random（Local） 5000 cost=1.6923

Pointer-Robust Optimization 1000 cost=1.67676 Gradient Optimization 3000 cost=1.67676 低通滤波器（2）减少级数后的幅频特性曲线 理论上滤波器的级别越高，滤波性能越好；但相应的系统稳定性降低，成本增加，插入损耗增大。因此要根据需要设计滤波器级数。

评分标准：写出3次情况，并说明不能，得12分 理由中，少写一项，扣2分 <8> 1。同上低通滤波器（2） 2。如图所示，此滤波器电路原理图是对称结构，那么，处于对称位置上的两个元器件，其参量变化分别对仿真结果有何影响？（至少两组，如L1和L4，或C1和C3）（20）

答：本题题目提问答案不惟一，视学生回答情况而定；有认真进行分析讨论者，给高分。 <9> 1。参考如图所示电路结构，设计高通滤波器（1） 通带频率范围：450MHz以上

增益参数S21：阻带内0MHz～300MHz S21〈--40dB

通带内450MHZ以上 S21〉-1dB

反射系数S11：通带内450MHz S11<-15dB

要求优化参数Cost<0.5(最佳为Cost＝0)（提示：有可能陷入局部极小） （30）

答：cost＝0.0058078，优化过程如下： 1，先Optimize一次，Random（Local） 5000 ，得cost＝147.346

2，调出Tuner，并观察幅频特性曲线，发现，中间电感以及左右电容的数值大，不规律（电路原理图C1和L2），为37.2472和.5948;而曲线S21左边翘起尖角。

Tune，可以发现，C1和L2变化，该尖角左右移动；而C2和L1变化，该尖角上下移动。 3，因此，Tune C1和L2，观察特性曲线，将曲线S21翘起尖角的部分往通带内靠拢。

4，重新Optimize，两次，采用不同算法，即可得到理想的Cost！ （L1=11.328，L2=6.0461，C1=6.055，C2＝6.2472） 高通滤波器（1）幅频特性曲线 评分标准：没有cost值和输出曲线图 扣5～10分 老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣3～5分

2。你了解ADS这个仿真设计软件吗？与MWO相比，它在设计环境上有什么明显特点？ （20） 答：同上

评分标准：有ADS简介，得12分；写得不详，则得8分

写出窗口化，得8分；若回答了ADS与MWO不同之处，则得4分

<10> 1。同上高通滤波器（1） 2。如果要你设计的是低通滤波器，与前面相比，需要变化哪几个步骤？（20） 答：修改电路原理图，修改优化目标的设置

评分标准：修改电路原理图，得12分；若无画原理图基本单位，得10分 修改优化目标的设置，得8分 <11> 1。参考如图所示电路结构，设计高通滤波器（2） 通带频率范围：450MHz以上

增益参数S21：阻带内0MHz～300MHz S21〈--40dB

通带内450MHZ以上 S21〉-2dB

反射系数S11：通带内450MHz S11<-10dB

要求优化参数Cost<0.5(最佳为Cost＝0) （提示：有可能陷入局部极小） （30）

答：cost＝0.0691583，优化过程如下： 1，先Optimize一次，Random（Local） 5000 ，得cost＝100.719

2，调出Tuner，并观察幅频特性曲线，发现，中间电感以及左右电容的数值大，不规律（电路原理图C1和L2），为37.2472和.5948;而曲线S21左边翘起尖角。

Tune，可以发现，C1和L2变化，该尖角左右移动；而C2和L1变化，该尖角上下移动。 3，因此，Tune C1和L2，观察特性曲线，将曲线S21翘起尖角的部分往通带内靠拢。 4，重新Optimize，两次，采用不同算法，即可得到理想的Cost！ （L1=7.7477，L2=3.9565，C1=8.0409，C2＝9.3828）

高通滤波器（2）幅频特性曲线 评分标准：没有cost值和输出曲线图 扣5～10分 老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣3～5分

2。利用所采用的数值解法的不同，对微波与射频电路EDA软件进行分类。（20） 答：同上

评分标准：能写出软件名称的，得8～12分 <12> 1。同上高通滤波器（2） 2。使用TXLine工具计算微带线εr＝9.6，t/h=0. 1，分别计算W/h=2.75，3.00以及3.25时的特性阻抗值。TXLine频率参数使用4GHz，并取t＝0.1mm。（20） 答：W/h=2.75 特性阻抗：27.913 欧姆 3.00 26.357 3.25 24.971 评分标准：一个6分

<13> 1。参考如图所示电路结构，设计带通滤波器（1） 通带频率范围：500MHz～600MHZ 增益参数S21：阻带内0MHz～400MHz S21〈-40dB

700MHz 以上 S21〈-40dB 通带内500MHz～600MHZ S21〉-0.5dB

反射系数S11：通带内500MHz～600MHZ S11<-15dB

要求优化参数Cost<0.5(最佳为Cost＝0) （提示：有可能陷入局部极小） （30）

答：cost＝0.0149256，优化过程如下： 1，先Optimize一次，Random（Local） 5000 ，得cost＝43.1352 2，调出Tuner，并观察幅频特性曲线，发现，曲线S21左边翘起尖角。

Tune，发现C2、C3和L3对该尖角无影响，L2影响其大小，而C1和L1影响其左右移动，且C1更敏感。

3，因此，增大L1变量范围，为0～500（原来为0～100）；Tune，调C1小，调L1大于100，观察变化。 4，重新Optimize，反复采用不同算法（6次），即可得到理想的Cost！

（L1=103.08，L2=2.2443，L3=41.763，C1＝0.91474，C2＝37.732，C3＝8.6776） （C1、L1为串联谐振的电容电感值，而C3、L3为中间并联谐振的电容电感值）

高通滤波器（2）幅频特性曲线 评分标准：没有cost值和输出曲线图 扣5～10分 老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣3～5分

2。利用所采用的数值解法的不同，对微波与射频电路EDA软件进行分类。 （20） 答：同上

评分标准：能写出软件名称的，得8～12分 <14> 1。同上带通滤波器（1） 2。使用微波基础计算器计算特性阻抗为50欧姆，负载阻抗为150-100j，取波长为1线长为4（波长线长为相对值）。计算线长Z为3.5处的输入阻抗和反射系数。并画出它的阻抗与导纳圆图。 （20） 答：

Z为3.504，输入阻抗：135.370888－j 103.736509 ，反射系数：0.5－j 0.230

Z为2.496，输入阻抗：165.3035－j 93.486242 ，反射系数：0.609－j 0.170 评分标准：Z为3.5两处的输入阻抗和反射系数，10分 画出Z为2.5时的阻抗与导纳圆图， 10分 <15> 1。同上带通滤波器（1） 2。用测量设备IVCURVEI来测量非线性器件三极管GBJT3的特性曲线。 （20） 答：1，Elem页面，找到Nonlinear，选择BJT，在下方的窗口选择 GBJT3的特性曲线 评分标准：选错管子，扣6～8分 没画特性曲线图，扣5～7分

<16> 1。参考如图所示电路结构，设计带通滤波器（2） 通带频率范围：500MHz～600MHZ 增益参数S21：阻带内0MHz～400MHz S21〈-40dB

700MHz 以上 S21〈-40dB 通带内500MHz～600MHZ S21〉-0.5dB

反射系数S11：通带内500MHz～600MHZ S11<-15dB

要求优化参数Cost<0.5(最佳为Cost＝0) （提示：有可能陷入局部极小） （30）

答：cost＝0，采用Optimize＋Tune的方法，多次优化，10次以上，即可得到满意的结果。变量取值范围均为0～100 高通滤波器（2）幅频特性曲线 评分标准：没有cost值和输出曲线图 扣5～10分 老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣3～5分

2。你了解ADS这个仿真设计软件吗？与MWO相比，它在设计环境上有什么明显特点？ （20） 答：同上

评分标准：有ADS简介，得12分；写得不详，则得8分

写出窗口化，得8分；若回答了ADS与MWO不同之处，则得4分

<17> 1。同上带通滤波器（2） 2。你了解ADS这个仿真设计软件吗？与MWO相比，它在设计环境上有什么明显特点？ （20） 答：同上

评分标准：有ADS简介，得12分；写得不详，则得8分

写出窗口化，得8分；若回答了ADS与MWO不同之处，则得4分 <18> 1。同上带通滤波器（2） 2。使用TXLine工具计算微带线εr＝9.6，t/h=0. 1，分别计算W/h=2.75，3.00以及3.25时的特性阻抗值。TXLine频率参数使用4GHz，并取t＝0.1mm。 （20） 答：W/h=2.75 特性阻抗：27.913 欧姆 3.00 26.357 3.25 24.971 评分标准：一个6分

<19> 1。参考如图所示电路结构在仿真频率范围0～8GHz内设计分布参数低通滤波器（1） 通带频率范围：0GHz～4GHz

增益参数S21：通带内0GHz～4GHz S21>-0.5dB

阻带内5.5GHz以上 S21<-40dB

反射系数S11：通带内0GHz～4GHz S11<-20dB

要求优化参数Cost<0.5(最佳为Cost＝0) 基板参数：Er＝2.16 H＝0.2mm T＝0.001mm。计算50欧姆特性阻抗时，TXLine频率参数使用截止频率4GHz。

微带线长统一使用八分之一波长，对微带线宽进行优化。 （30） 答：cost＝0.242209，一次优化即可 （W1=0.6377，W2=1.3821，，W3=0.20848，W4=0.17694）

（W1、W2为底下两段开路线线宽，W3、W4为中间3段微带线线宽） 变量（线宽）范围取0.01～4（0.05前后两段为阻抗匹配的微带线为W=0.62459,1/8波长为L=6.8702 分布参数低通滤波器（1）幅频特性曲线 评分标准：没有cost值和输出曲线图 扣5～10分 老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣3～5分

2。你了解ADS这个仿真设计软件吗？与MWO相比，它在设计环境上有什么明显特点？ 答：同上

评分标准：有ADS简介，得12分；写得不详，则得8分

写出窗口化，得8分；若回答了ADS与MWO不同之处，则得4分

<20> 1。同上分布参数低通滤波器（1） 2。用测量设备IVCURVEI来测量非线性器件三极管GBJT3的特性曲线 答：同上

评分标准：选错管子，扣6～8分

没画特性曲线图，扣5～7分 <21> 1。同上分布参数低通滤波器（1） （30） 2。这样的结构可以用来设计带通或高通滤波器吗？若可以，谈谈你打算如何实现。

答：可以。只要将微带开路线改为普通微带线即可。因为可以变化线宽来使之实现电容或电感或两者谐振的效应。当然，还需对设计步骤中的优化目标重新设置。 评分标准：答出第一点，得12分。 答出第一点，得8分。 <22> 1。同上分布参数低通滤波器（1） （30） 2。这样的结构可以用来设计带通或高通滤波器吗？为什么？ 同上21 <23> 1。同上分布参数低通滤波器（1） （30） 2。利用所采用的数值解法的不同，对微波与射频电路EDA软件进行分类。 答：同上

评分标准：能写出软件名称的，得8～12分 <24> 1。同上分布参数低通滤波器（1） （30） 2。使用微波基础计算器计算特性阻抗为50欧姆，负载阻抗为200+150j,取波长为1线长为4（波长线长为相对值）。计算线长Z为2.5的输入阻抗和反射系数。并画出Z为2.5时的阻抗与导纳圆图。 Z为3.504，输入阻抗：231.368056＋j 138.432080 ，反射系数：0.714＋j 0.141

Z为2.504，输入阻抗：231.368056＋j 138.432080 ，反射系数：0.714＋j 0.141 Z为2.496，输入阻抗：171.542847＋j 154.351796 ，反射系数：0.696＋j 0.212 评分标准：Z为2.5和3.5两处的输入阻抗和反射系数，10分 画出Z为2.5时的阻抗与导纳圆图， 10分 <25> 1。同上分布参数低通滤波器（1） （30） 2。PORT在电路原理图中有什么作用？图中紧靠PORT 的两段微带线有特殊用途吗？具体是什么？ （20）

答：PORT在原理图中的作用：模拟输入输出端口，定义电路中信号的起点和终点。

紧靠PORT 的两段微带线的作用：用来模拟上下级电路的输入输出传输线。在射频、微波通信电路中，上下级连接电路之间需要阻抗匹配，只有经过匹配过的电路之间，信号功率才能有较高的传输效率。而在微波通信中一般以50欧姆特性阻抗作为标准，各个器件均需要直接匹配到50欧姆的传输线。因而这两段微带线在工作频率上特性阻抗必须是50欧姆。 评分标准：第一问，得8分。 第二问，得12分。

<26> 1。同上分布参数低通滤波器（1） （30） 2。电路原理图中紧靠PORT 的两段微带线的线长和线宽是固定的，它们为什么不参与优化？ （20） 同上 <27> <28> 1。参考如图所示电路结构，在仿真频率范围0～8GHz内设计低通滤波器（2） 通带频率范围：0GHz～3.5GHz

增益参数S21：通带内0GHz～3.5GHz S21>-2dB

阻带内5GHz以上 S21<-50dB

反射系数S11：通带内0GHz～3.5GHz S11<-20dB 基板参数：Er＝2.55 H＝0.3mm T＝0.001mm

计算50欧姆特性阻抗时，TXLine频率参数使用截止频率3.5GHz。 微带线长统一使用八分之一波长，对微带线宽进行优化。 2。对上述滤波器进行优化仿真，你的Cost为多少？若要求优化参数Cost<0.5(最佳为Cost＝0)，能不能通过增加滤波器级数来实现？试试看。

答：前后两段为阻抗匹配的微带线为W=0.84434, 1/8波长为L=7.3293，

变量（线宽）范围取0.015～6（0.05答：可以通过增加滤波器级数来实现。再增加一级，一次优化后，得 Cost＝0

评分标准：两题合在一起50分

没有cost值和输出曲线图 扣5～10分

老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣4～8分 分布参数低通滤波器（2）增加级数后幅频特性曲线 <29> 1。电路板Layout设计(1) （30） 1、对如图1所示电路图进行布板。

2、如图2所示自己制作电容对应的模块模型。其余的元件在单元库中选择与之名称相对应的模型。 3、网格设成1mil，数据单位设成0.1mil。 答： 电路板Layout设计(1)完成后的板图 评分标准：老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣4～8分

2。用测量设备IVCURVEI来测量非线性器件三极管GBJT3的特性曲线 （20） 答：Elem页面，找到Nonlinear，选择BJT，在下方的窗口选择

GBJT3的特性曲线 评分标准：选错管子，扣6～8分 没画特性曲线图，扣5～7分 <30> 1。电路板Layout设计(2) （30） 1、对如图1所示电路图进行布板。

2、如图2所示自己制作电容对应的模块模型。其余的元件在单元库中选择与之名称相对应的模型。 3、网格设成1mil，数据单位设成0.1mil。 电路板Layout设计(1)完成后的板图 答： 评分标准：老师写出实验步骤中的错误的，一个错误扣4～8分

2。用测量设备IVCURVEI来测量非线性器件三极管GBJT3的特性曲线