微波实验报告(20201003123833)
实验题目:电磁场与微波实验仿真部分
级： _______ 名： _______ 号： _______ 期：_
班
姓
学
日
目录
实验一微带分支线匹配器.................................................... 1.
一、实验目的 (1)
二、实验原理 (1)
1?支节匹配器 (1)
2. ............................................................................................................................................... 微带线.. (1)
三、实验内容 (2)
四、实验步骤 (2)
五、仿真过程 (2)
1、单支节匹配
2
2、双支节匹配
5
3 ?思考题 (9)
五、结论与思考 (10)
实验二微带多节阻抗变换器................................................. 1.2
一、实验目的 (12)
二、实验原理 (12)
三、实验内容 (13)
四、实验步骤 (13)
五、实验过程 (14)
1、纯电阻负载 (14)
五、结论与思考 (24)
实验三微带功分器 (26)
一、实验目的 (26)
二、实验原理 (26)
1、散射矩阵
26
2、功分器 (27)
三、实验内容 (28)
四、实验步骤 (28)
五、实验过程 (28)
1、计算功分器参数
28
2、确定微带线尺寸 (29)
3、绘制原理图 (29)
4、仿真输出 (30)
五、结论与思考 (34)
附录：心得体会 (35)
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实验一微带分支线匹配器
一、实验目的
1. 熟悉支节匹配器的匹配原理；
2. 了解微带线的基本概念和元件模型；
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响应波长的减小，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，在频率高达一定数值以上时，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上并联适当的电纳（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。
单支节匹配的基本思想是选择支节到阻抗的距离d，使其在距负载d处向主线看去的导纳
Y o jB形式。然后，此短截线的电纳选择为jB，根据该电纳值确定分支短截线的长度，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的长度就能达到匹配。双支节匹配存在匹配禁区。
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 Z in 75
负载阻抗Z L (64
j35) 特性阻抗Z 0 75
介质基片r 2.55， H 1mm ,导体厚度T 远小于介质基片厚度 H 。
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 一，两分支线之间的距离为 d 2 —。画出几种可能的电路图并且比较输入端
4 8
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，确定项目中心频率为 2GHz ，步骤同实验一的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，步骤类似实验一的4- 6步。
3.
设计单支节匹配网络，在圆图上确定分支线与负载的距离
d 以及分支线的长度I 所对应的电长 度，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°对应二分之一波长，即 X ?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 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，选择适当的模型。
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 l 1、l 2，重复上面 步骤3~5。
我们仿真软件中有专门计算微带线特性阻抗的程序,
里。
在主窗口顶部的 Window 下拉菜单的TXLINE
五、仿真过程
1、单支节匹配
在Output Equation中绘制Smith圆图，代码如下: