本站小編為你精心準(zhǔn)備了微波技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)思考參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

一、常用的電磁仿真軟件簡介

電磁仿真軟件的種類較多、功能各異，本文主要介紹AnsoftHFSS和AgilentADS兩款常用軟件。

（一）AnsoftHFSSAnsoft公司的HFSS（HighFrequencyStructureSimulator）是基于有限元法的高頻電磁結(jié)構(gòu)仿真軟件。它采用圖形用戶界面進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)建模，方便學(xué)生快速入門，使用自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)可以求解任意無源結(jié)構(gòu)的電磁場。主要功能包括：多端口S參數(shù)求解、近遠(yuǎn)場區(qū)的輻射場求解與方向性分析、端口特征阻抗和傳輸常數(shù)求解、結(jié)構(gòu)的本征模求解等。數(shù)據(jù)后處理功能可以用表格、二維、三維、Smith圓圖等多種形式展示仿真結(jié)果。另外還可以利用Optimetrics工具對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和掃描分析。HFSS的主要優(yōu)點是仿真精度高，但缺點是占用內(nèi)存大，仿真速度較慢[3]。

（二）AgilentADSADS（AdvancedDesignSystem）是美國安捷倫公司推出電子設(shè)計自動化仿真軟件，集成了芯片級、電路級和系統(tǒng)級的仿真模塊，可以進(jìn)行各種射頻微波電路的仿真設(shè)計。主要功能包括時域和頻域電路仿真、三維電磁結(jié)構(gòu)仿真、通信系統(tǒng)仿真和數(shù)字信號處理仿真設(shè)計等。ADS內(nèi)含基于矩量法的Momentum的電磁仿真工具，可以用來分析帶狀線、微帶線、共面波導(dǎo)等多種傳輸線的電磁特性，微帶天線的輻射特性以及電路板上的各種寄生、耦合效應(yīng)等。相比其它電磁仿真軟件，Momentum具有較快的仿真速度，還可以與許多EDA軟件進(jìn)行協(xié)同仿真。

二、課題內(nèi)容設(shè)計

設(shè)計課題要綜合運用課程理論知識，內(nèi)容豐富有多種方案供學(xué)生選擇，有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，而且與現(xiàn)有的實驗條件相匹配。

（一）初期準(zhǔn)備在課程設(shè)計初期，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軟件安裝，對軟件的功能和界面進(jìn)行簡單的介紹。對所有題目均涉及的部分，如基板選擇和接頭類型給出具體要求。說明設(shè)計報告應(yīng)包含的主要內(nèi)容、格式要求和評分標(biāo)準(zhǔn)，提供必要的參考文獻(xiàn)。

（二）微帶線設(shè)計課程設(shè)計中的傳輸線以微帶線為主，它具有平面結(jié)構(gòu)，加工制作的方便。微帶線的設(shè)計需要首先選擇基板材料，根據(jù)特性阻抗要求計算導(dǎo)帶寬度。微帶線為準(zhǔn)TEM波傳輸線，設(shè)計公式較為復(fù)雜[4]，這里可以指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)基板參數(shù)，使用在線計算工具[5]或ADS軟件提供的LineCacl工具進(jìn)行微帶線設(shè)計。

（三）衰減器設(shè)計衰減器是實現(xiàn)信號功率電平衰減的器件，主要技術(shù)參數(shù)包括工作頻帶、衰減量、功率容量、回波損耗等。微帶線型衰減器主要由電阻元件構(gòu)成，可以采用T型結(jié)構(gòu)或π型結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生選定結(jié)構(gòu)后參閱手冊進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計算，比如設(shè)計一個衰減量A=10dB的同阻式T型衰減器。式中，Rp為并聯(lián)電阻，Rs為串聯(lián)電阻，Z0為傳輸線特性阻抗。使用ADS建立的仿真模型如圖1所示，電路由三個電阻構(gòu)成，要求學(xué)生運用ADS進(jìn)行電路仿真、查看仿真結(jié)果，利用仿真得到的S參數(shù)的分析衰減器的技術(shù)參數(shù)。使用HFSS建立的仿真模型如圖2所示，在這個過程中學(xué)生需要計算微帶線尺寸，建立基板和微帶模型，設(shè)置邊界條件和激勵，查看仿真結(jié)果。相比ADS，使用HFSS仿真過程相對復(fù)雜一些，但由于HFSS創(chuàng)建的是實物模型，學(xué)生在仿真過程中對微帶電路的認(rèn)識更加直觀一些。

（四）功分器設(shè)計功分器是將一路微波信號分成兩路或多路的器件，主要技術(shù)參數(shù)包括頻率范圍、回波損耗、分配損耗、插入損耗、支路端口間的隔離度等。以典型威爾金森型功分器為例，它由一條主路、兩條支路和一個隔離電阻構(gòu)成，要求學(xué)生參閱相關(guān)設(shè)計手冊完成參數(shù)計算。使用ADS建立的仿真模型如圖3所示。設(shè)計過程包括主路和支路的微帶線的計算、支路長度計算、隔離電阻計算，設(shè)計完成后通過查看各端口S參數(shù)分析功分器的主要技術(shù)參數(shù)，如果技術(shù)參數(shù)不滿足設(shè)計要求還需要對參數(shù)進(jìn)化優(yōu)化，設(shè)計完成后可以生成PCB版圖，進(jìn)行電路的加工和測試。

使用HFSS建立的功分器模型如圖4所示，與ADS仿真相比，HFSS仿真需要學(xué)生使用3D建模工具畫出電路模型，設(shè)置激勵和邊界條件，完成電路仿真。

作者：陳曉輝 郭欣欣 單位：安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院