微波仿真实验 北邮通信工程

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1、信息与通信工程专业微波仿真实验报告班级：2009211119学号：0921056X班内序号：23姓名：XX实验2微带分支线匹配器一、实验目的1.熟悉支节匹配的匹配原理2.了解微带线的工作原理和实际应用3.掌握Smith图解法设计微带线匹配网络二、实验原理1.支节匹配器随着工作频率的提高及相应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。因此，在频率高达以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换

2、器，指数线匹配器等。支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。2.微带线从微波制造的观点看，这种调谐电路是方便的，因为不需要集总元件，而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。三、实验内容已知：输入阻抗Zin=75Ω负载阻抗Zl=（64+j75）Ω特性阻抗Z0=75Ω介质基片面性εr=2

3、.55,H=1mm假定负载在2GHz时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=λ/4,两分支线之间的距离为d2=λ/8。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅值从1.8GHz至2.2GHz的变化。四、实验步骤1.建立新项目，确定项目频率，步骤同实验1的1-3步。2.将归一化输入阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Y-Smith导纳图上，步骤类似实验1的4-6步。3.设计单支节匹配网络，在圆图上确定分支z与负载的距离d以及分支线的长度1，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE计算微带线物理长度和宽度。注意在圆

4、图上标出的电角度360度对应二分之一波长，即λ/2。4.在设计环境中将微带线放置在原理图中。将微带线的衬底材料放在原理图中，选择MSUB并将其拖放在原理图中，双击该元件打开ELEMENTOPTIONS对话框，将介质的相对介电常数、介质厚度H、导体厚度依次输入。注意微带分支线处的不均匀性所引起的影响，选择行当的模型。5.负载阻抗选电阻与电感的串联形式，连接各元件端口。添加PORT，GND，完成原理图，并且将项目频率改为扫频1.8-2.2GHz.6.在PROJ下添加图，添加测量，进行分析。7.设计双支节匹配网络，重新建立一个新的原理图，在圆图上确定分支线的长度l1、l2，

5、重复上面步骤3~5。五、实验截图1、单枝节匹配网络输出方程Y-Smith导纳圆图--显示导纳Y-Smith导纳圆图--显示Θ计算所得原理图微调后原理图，调整比例0.9%反射系数测量图2、双枝节匹配网络Y-Smith导纳圆图--显示ΘY-Smith导纳圆图--显示导纳计算所得原理图微调后原理图，调整比例分别为5%和0.4%微调后单枝节（蓝）和双枝节（粉）匹配网络反射系数六、实验总结本次实验主要是单双枝节的匹配问题，也是我第一次使用awr软件，起到了熟悉的作用。实验要求使用导纳圆图，与平时上课所使用的阻抗圆图正好相反，给我的实验添了许多麻烦，期间搞混淆了许多次才得到正确的

6、结果。而且，我也是刚刚知道，原来计算出来的支线长度并不能直接用于生产，还需要进行调整，也对书本上的知识进行了补充，让我受益匪浅。实验3微带多节阻抗变换器一、实验目的1.掌握微带多节变阻器的设计2.掌握用VOLTAIREXL进行仿真及优化设计二、实验原理变阻器是一种阻抗变换元件，它可以接于不同数值的电源内阻和负载电阻之间，将两者起一相互变换作用获得匹配，以保证最大功率的功率：此外，在微带电路中，将两不同特性阻抗的微带线连接在一起时为了避免线间反射，也应在两者之间加变阻器。单节λ/4变阻器是一种简单而有用的电路，其缺点是频带太窄。为了获得较宽的频带，可以采用多节阻抗变换器

7、。采用综合设计法进行最佳多节变阻器设计，目前较多使用的是最大平坦度以及契比雪夫多项式。等波纹特性多节变阻器比最平坦特性多节变阻器具有更宽的工作频带。在微带线形式中，当频率不太高而色散效应可忽略时，各微带线的特性阻抗和相速均与频率无关，因此属于均匀多节变阻器。多节变阻器的每节电长度均为θ；Z为各节的特性阻抗，为负载阻抗，并假设Zn+1＞Zn,……Z2＞Z1，Z1＞Z0。其中ρi＝zi/zi-1Γi=(ρi-1)/(ρi-1+1)变阻器的阻抗由Z0变到Zn+1，对Z0归一化，即由z0＝0变到zn+1＝R，R即为阻抗变换比。其中ρ1，ρ2……ρn+1为相邻