2010211122班+10210947+黄缀利+微波仿真.docx

微波仿真实验报告班级：2010211122 班学号：10210947 姓名：黄缀利实验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： 输入阻抗负载阻抗特性阻抗介质基片面性Zin=75QZl= （64+j75） QZ0=75Q£ r=2.55 ,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=A /4,两分支线之间的距离为d2小/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图上标出 的电角度360度对应二分之一波长，即4/24. 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ELEMENT OPTIONS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， 重复上面步骤3~5五、实验图(1)单枝节匹配相关的图输出方程：Zl=(64+j*35) Z0=75zl=ZI/Z0gama=(zl-1)/(zl+1)Zin=75 zin=Zin/Z0 gama2=(zin-1 )/(zin+1) b=stepped(0,2*_PI ,0.01) R=gama*exp(j*b) Rj=exp(j*b)Rp=0.5*exp(j*b)-0.5史密斯导纳圆图279.1g 1.0237b 0.5352561.046g 0.902291b -0.493426314.2g 1.31162 b 409,269Graph I ■■- - ■- ■■-99 44-g7.S2442&-006 b-0,536206A Lk $wp Mm-s- Eqn Rj角度图:314.2 g 1 31162 b-409.269Graph 199.44g 7.92442e-006b -0 5362061.046g 0.902291 b -0.493426T EqnRpEqnEqn-B- EqnRj279.1 g 1.0237 b 0.535256Swp Min 1电路图:MTEEf ID=TL1Rho=iT执=0 ErWCHl=t2.9 Neim 井 SUB1Q=R1R = B4 Ohfi'iMLIN •• ID=TL3- • • W-k437 mm• L*1 mmPORT-- ■P=lZ=75 OhmMIL1EFID=TL2测量图:(2)双枝节匹配输出方程：■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■ ■■■■ ■ ■ZI=64+「357.0=75 zl=ZI/ZO ■ ■ ■ ■ ■ I ■■■■■ ■■ ■■■■ ■ IT=(zi-iy(zi+i) Zin=75 zin=Zin/ZO ■ ■ ■ ■ ■ I ■■■■■ ■■ ■■■■ ■ ITin=(zin-1)/(zin+1) b=stepped(0,2^PI,0.01)R=T*exp(j*b) 一 Rj=exp(j*b) TI=T*expQ*_PI) Rp=0.5*exp(j*b)+0.5■ ■ ■ ■ ■ I ■ I ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ I ■ I R「0：5*expbb)+0-5*jp =0.854Rd=(1/(1+p))*exprb)4P/(1+p)z=0.85+1.99*jTz=(z-1)/(z-H)Rz=Tz*exp(j%)史密斯阻抗圆图：x0 4666673037r 0.8537x -0.466886167.7r 1.00002x 11.616179.112r 0.844944x 1.9879117 1 rB66377e-006 x 1.5243枝Eqn-H- Eqm RiJ7.22r2.4172ae4)05X2.1742Bx -5.94703@ Eqn 三Eqn Rf Eqn Rp472 5 r 1.00523 x -2 17017角度的显示方式:EqnRI- Eqn Rjo E-qn T-Eqn RfEqnRp472.5Mag 0.7345Ang -42.6 Deg-i-EqnTl3D3.7Mag 0.2559Ang -93.2& Deg137.22Vlag 1Ang 49,4 Deg167.7Mag 0.6723Ang 47.76 Deg1596Mag 1Ang -16.09 Deg9.112Mag 0.7352Ang 47.32 Deg1Mag 0.25& Ang 93.31 Deg117P1Mag 1Ang 66,53 Deg W电路原理图:测量图:实验三四分之一波长阻抗变换器-、实验目的(1) 掌握单枝节和多枝节四分之一波长变换器的工作原理。

2) 了解单节和多节变换器工作带宽和反射系数的关系3) 掌握单节和多节四分之一波长变换器的设计和仿真二实验原理(1)单节四分之一波长阻抗变化器四分之一波长变阻器是一种阻抗变换元件，它可以用于负载或信号源内阻与传输线的匹配，以保证最大功率的传输；此外，在微带电路中，将两端不同特性阻抗的微带连接在一起时为了避免线间反射，也应在两者之间加 四分之一波长变换器2）负载阻抗为负数ZlZ1=sqrt （Z0*Z0/p）将入/4变换器接在电压驻波波节位置（离负载为Lm处）3）切比雪夫多节阻抗变换器切比雪夫阻抗变换器的设计方法是：使它的反射系数的模随角度按切比雪夫多项式 变化，参数见书上的表格三、 实验内容（1） 已知：负载阻抗为纯电阻RL=150欧姆，中心频率f0=3Ghz，主传输线特性阻抗Z0=50 欧姆，介质基片面性 8 r=2.55 ,H=1mm，最大反射系数不应超过0.1，设计1,2,3节二项 式变阻器，在给定的反射系数条件下比较它们的工作带宽，要求用微带线形式实现2） 已知负载阻抗为复试：Zl=85-j*45欧姆，中心频率f0=3Ghz，主传输线特性阻抗Z0=50 欧姆，在电压驻波波节处利用单节四分之一波长阻抗变换器，设计微带线变阻器。

四、 实验步骤（1） 按照书上的公式进行1,2,3节的电阻的计算，然后再用Txline进行计算，标注到电路 原理图即可（2） 对于负载阻抗是复数的，首先在史密斯圆图上标注在出阻抗和反射系数，从负载点 沿等驻波系数圆向源方向旋转，与史密斯圆图左半实轴的交点3） 查阅相关的系数，设计切比雪夫变阻器五、相关的实验图（1） 1,2,3节四分之一波长变换器1节的电路原理图:MLIN ■IO=TL1MUN »D=TL2-MLIN - IO=TL3W=1-.SS9 mmMSTEPS .W=0.6281 mmMSTEPSW^dOSSmm• L«1-3.25 mmID=TL4 -L"13.83 mmIATL5L=14.31 mm相TEP* . ID=TL4PORT. P=1-..Z=B0 OhrnMLINJD=TL1W=1I KI9 mm •L=1IS 25 mmMLINIO=TL2W=1 153niniL=1S 55 rmMUNID=TL3• M STEP J . ID=TLSMLIN• JO=TL6• W=0-2®fi9 mm• L=14 1 nmVi'-G.insg rrm L=14 31 n-imIL1SUBEr»4.6H_l mm——T=te-6mmRho=1-ano=Q EfNom=l2.9biaine=SllBi- ■2节电路原理图:IM sue EH H=1 mm mm. Rhs=l . . .■Tand=0ErNorn=t2.e Neme=SUB13节电路原理图:1, 2, 3节的测量图:(2)负载阻抗是复数输出方程：Z0=50 ' 'zl二ZL/ZO zl: (1:7,-0.9)gama=(zl-1 )/(zl+1) b 二 stepped(0,2*_PI：0.01)R=gama*exp(j*b)p=(1+abs(gama))/(1-abs(gaina)) p: 2.337。