西安交大射频专题实验报告
44页1、射频电路设计专题实验姓名: 班级:学号: 学院: (一)匹配网络的设计与仿真 实验目的 1.掌握阻抗匹配、共轭匹配的原理 2.掌握集总元件L型阻抗抗匹配网络的匹配机理 3.掌握并(串)联单支节调配器、/4阻抗变换器匹配机理 4.了解ADS软件的主要功能特点 5.掌握Smith原图的构成及在阻抗匹配中的应用 6.了解微带线的基本结构 基本阻抗匹配理论 信号源的输出功率取决于Us、Rs和RL。在信号源给定的情况下,输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比k。当RL=Rs时可获得最大输出功率,此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻,都不可能使负载获得最大功率,且两个电阻值偏差越大,输出功率越小。 匹配包括:共轭匹配,阻抗匹配,并(串)联单支节调配器。 练习 1.设计L型阻抗匹配网络,使Zs=(46j124) Ohm信号源与ZL=(20+j100) Ohm的负载匹配,频率为2400MHz. 仿真电路图 2. 设计微带单枝短截线线匹配电路,使MAX2660的输出阻抗ZS=(126-j*459)Ohm与ZL=50Ohm的负载匹配,频率为900MHz. 微带线板材参数: 相对介电常数:
2、2.65 相对磁导率:1.0 导电率:1.0e20 损耗角正切:1e-4 基板厚度:1.5mm 导带金属厚度:0.01mm 仿真电路图 仿真结果 思考题 1. 常用的微波/射频EDA仿真软件有哪些? 2. ADS, Ansoft Designer,Ansoft HFSS,Microwave Office, CST MICROWAVE STUDIO 2.用ADS软件进行匹配电路设计和仿真的主要步骤有哪些? 放置元件,连接电路图,参数设定,计算仿真。 3. 给出两种典型微波匹配网络,并简述其工作原理。 L型阻抗匹配网络,型阻抗匹配网络 在RF理论中,微波电路和系统的设计(包括天线,雷达等),不管是无源电路还是有源电路,都必须考虑他们的阻抗匹配(impedance matching)问题。阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。其根本原因是微波电路传输的是电磁波,不匹配会引起严重的反射,致使严重损耗。所以在设计时,设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。在纯电阻电
3、路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。 根据最大功率传输定理,要获得信号源端到负载端的最大传输功率,需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件。此定理表现在高频电路上,则是表示无反射波,即反射系数为0.值得注意的是,要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配,此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。当RL=Rs 时可获得最大输出功率,此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻,都不可能使负载获得最大功率,且两个电阻值偏差越大,输出功率越小. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态,它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输。反之,当电路阻抗失配时,不但得不到最大的功率传输,还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间,等等。 为了使信号和能量有效地传输,必须使电路工作在阻抗匹配状态,即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗,电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输人、输出电路中常含有
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