电磁场与微波技术实验报告-北邮

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1、.实验二：分支线匹配器一、实验目的掌握支节匹配器的工作原理；掌握微带线的基本概念和元件模型；掌握微带线分支线匹配器的设计和仿真。二、实验原理支节匹配器支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），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。单支节匹配器：调谐时，主要有两个可调参量：距离d和分支线的长度l。匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是?0+??形式，即?=?0+??，其中?0=1/?0。并联开路或短路分支线的作用是抵消Y的电纳部分，使总电纳为?0，实现匹配，因此，并联开路或短路分支线提供的电

2、纳为−??，根据该电纳值确定并联开路或短路分支线的长度l，这样就达到匹配条件。双支节匹配器：通过增加一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（注意双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。微带线微带线是有介质??(??>1)和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质??，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为??，介于1和??之间，依赖于基片厚度H和导体宽度W。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为??、基片厚度H和导体宽度W有关。三、实验内容已知

3、：输入阻抗???=75?负载阻抗??=(64+?35)?特性阻抗?0=75?介质基片??=2.55，?=1??，导体厚度?远小于介质基片厚度?。..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?1=?/4，两分支线之间的距离为?2=?/8。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz的变化。四、实验步骤根据已知计算出各参量，确定项目频率。将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Smith圆上。设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定

4、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。此处应该注意电长度和实际长度的联系。画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。负载阻抗选择电阻和电感串联的形式，连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为1.8—2.2GHz。添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅值。同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。五、实验仿真1.单支节（1）.根据已知计算出各参量。写入OutputEquations。zl为归一化负载阻抗；zin

5、为归一化输入阻抗；Tl为负载处反射系数；Tin为输入端反射系数；b为以0.01为步长扫描0~2*PI；R为阻抗处等反射系数圆；Rp为匹配圆；Rj为大圆。ZL=64+j*35Z0=75zl=ZL/Z0zl:(0.8533,0.4667)1/zl:(0.9021,-0.4933)TI=(zl-1)/(zl+1)TI:(-0.0148,0.2555)Zin=75zin=Zin/Z0Tin=(zin-1)/(zin+1)Tin:0b=stepped(0,2*_PI,0.01)R=TI*exp(j*b)Rj=exp(j*b)Rp=0.5*exp(j*b)-0.5.

6、..在Smith导纳圆图上画出负载??所处的VSWR圆，标出其与单位电导圆的交点。这里可以有两个交点，选择离负载较近的那个点进行计算。下面以分别实部虚部、幅度角度方式显示：角度：93.31°−(−104.9°)=198.21198.21°/2=99.105°由图得出支节的电纳为j0.529665。...已知角度后，用TXLine算出负载距离支节间的微带线的参数。W=1.4373mm，L=28.806mm。.由图求出短路点距离支节接入点的电长度，角度为(180°−55.82°)/2=62.09°。再由TXLine，输入角度值，算出微带线的参数。L=18.0

7、47mm，W=1.4373mm。...输入端口处也需要接一个微带线，其宽度要和输出端口的阻抗75Ω匹配，长度任意。用TXLine，输入阻抗，算出微带线参数W=1.4373mm，L=26.159mm。.根据上述步骤，设计出的参数为负载到支节的微带线（TL2）：L=28.806mmW=1.4373mm支节的微带线（TL3）：L=18.047mmW=1.4373mm端口处接的微带线（TL1）：L=26.159mmW=1.4373mm由此搭建电路：MLINMLIN...根据设计的参数建立原始电路测量其S参数：在中心频率处，反射系数还不是很低，所以要调谐系统以改善

8、性能。.设TL2和TL3的长度可变，调谐前后对比：IDTL2TL3原始参数28.