微波与射频电路仿真报告

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1、微波射频仿真实验报告一、实验室名称：微波、毫米波实验室二、实验项目名称：微波与射频电路仿真与设计实验三、实验学时：32学时四、实验原理：应用微波电路仿真软件ADS(AdvancedDesignSystem)，完成给定的微波电路设计任务。五、实验目的：掌握微波电路CAD的基本概念；了解现代微波电路CAD的基本组成；掌握ADS软件并进行微波电路的建模，仿真，优化和调试等任务。六、实验内容：微波电路的基本概念；微波网络基本理论；ADS软件的使用方法。上机操作：1．完成给定的微波器件设计；2．完成实验报告。七、实验器材

2、（设备、元器件）：台式计算机70台；ADS2009仿真软件；U盘（学生自备）。八、实验步骤：Wilkinson功分器的设计本实验是利用εr=4.3，厚度h=0.8mm的介质基板，设计公分比是1:1的Wilkinson功分器，在中心频率处实现功率分配功能。电路模型和参数均参考冯新宇编写的《ADS2009射频电路与仿真》。之后进对电1路行了优化仿真，并生成版图。虽然带宽不作要求，但是通过不断优化后设计出来的功分器，其分配损耗、隔离度和输入输出端驻波比在较宽的频带内均有较好的特性。a.设计指标设计一功分器，在f0=3

3、GHz处实现最佳工作，带宽不作要求，并作出版图仿真。注：本实验设计的是Wilkinson功分器，指标若用设计出来后的指标既是：通带2.9～3.1GHz,公分比1:1，带内各端口反射系数S11、S22、S33小于-20dB,两端口隔离度S23小于-25dB,传输损耗S21小于3.1dB。b.功分器简介在射频/微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路，需要使用功率分配器（简称功分器），在近代射频/微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛的使用功分器，而且通常功分器是成对使用的，现将功率分成若干份，然后在分别放大

4、，再合成输出。Wilkinson功分器的结构如图1所示，对于功率平分的情况，输入和输出口间的分支线特性阻抗=Z0，线长为四分之一线上波长，在分支线末端跨接一个电阻R，其值为2。这种功分器当2、3口接匹配负载时，1口的输入无反射，反过来对2、3口也如此。由端口1输入的功率被平分到端口2和3，且2、3端口间相互隔离。图1wilkinson功分器结构c.相关参数分配损耗：指的是信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小的量。插入损耗：在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗，它表示为该元件或器

5、件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率的比值。承受功率:指的是可以在此功分器上长期（不损坏的）通过的最大工作功率容限。隔离度：本振或射频信号泄漏到其它端口功率与到达目的端口之间的比值。本实验中及S(3，2)或S(2，3)驻波比：端口入射电压和反射电压之比。本实验中的驻波比有三个S(1,1)、S(2,2)和S(3,3)。d.理论计算公式若2、3端口的公分比K满足K2=P3/P2，则对应如下示意图有(2)Z02R2=Z0KZ0R(1)λ/4R3=Z0/K(3)2图2wilkinson功分器模型

6、计算图23ZZ(1K)/K0302ZZ(1KK)020RZ1/KK0取K=1即可算出响应的电阻。对Z0进行阻抗匹配还要加λ/4阻抗变化器。利用微带线进行设计时要调用ADS所带的计算工具“LineCalc”进行计算。因为是利用参数进行地毯式优化，有关利用微带线电路设计时详细的电容电感值的理论计算从略。e.优化仿真全部仿真过程：放置“Var”设置变量放置“MSub”设置微带参数原件放置与参数设置放置S参数仿真器(“S-PARAMETERS”)设置扫描范围连线加端口与接地放置仿真设置控制器(“OPTIM”

7、)设置扫描方式放置目标控制器(GOAL)设置目标变量范围修改与优化目标修改优化仿真参数设置与目标设置：介质基片HErMurCondHuTTandRough0.8mm4.315.88E+71.0E+33mm0.03mm1E-40mm变量(最后优化仿真出来的值)微带长度l1微带宽度w1微带宽度w225.8652mm0.8571mm1.5951mm目标设置(未列出权重)S(1,1)S(2,1)S(2,2)S(2,3)<-25dB(2.9GHz-3.1dB(2.9GHz

8、dB(2.9GHz