2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告详解
微波实验报告
微波实验报告之前⽹上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中⼼频率上,否则都不对,还有⽼师验收的时候如果⾃⼰⼼情很不好,只要她发现⼀点错误就会坚定的认为不是⾃⼰做的,所以⼀定要确保没有错误,原理⼀定要弄清楚.愿后来⼈好运~~~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GHz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。
本次实验主要是研究了微带分⽀线匹配器中的单⽀节匹配器和双⽀节匹配器，我都采⽤了短路模型，这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳，⽤附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。
单⽀节调谐时，其中有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。
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Y0+JB形式。
然后，此短截线的电纳选择为-JB，然后利⽤Smith圆图和Txline，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，⽐单⽀节匹配器增加了⼀⽀节，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，但需要注意的是，由于双⽀节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配，所以不能在匹配禁区内。
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。
第1 2组渐变阻抗变换
ii
iii 苏州大学应用技术学院毕业设计 (论文)
目录 第一章 绪论 ....................................... 1
第 1.1 节 微波渐变阻抗变换器的研究背景 ................... 1 第 1.2 节 微波渐变阻抗变换器的研究思路 ................... 2 第 1.3 节 软件介绍 ....................................... 2 第 1.4 节 论文的结构 ..................................... 2
第 1.4 节 论文的结构
第一章为绪论，阐述了课题研究的背景，研究的思路，设计过程中所用软件的简单介 绍。 第二章对微波渐变阻抗变换器进行了理论分析，包括传输线理论，阻抗变换器，渐变 阻抗变换器的理论分析。 第三章介绍了微波渐变阻抗变换器的设计与调试，包括对微带线的设计与仿真，加入 阻抗变换器之后的整个系统的设计与仿真，根据模型图制作成实物并调试的过程。
1
2 苏州大学应用技术学院毕业设计 (论文)
天线是一种特定的阻抗匹配器，实现射频 /微波信号在封闭传输线和空气媒质之间的 匹配传输。
第 1.2 节 微波渐变阻抗变换器的研究思路
在微波系统中，消除或降低反射波的问题一直是微波技术（当然也包括其他各频段的 传输系统）中的重要技术课题。微波系统造成反射的因素很多，如负载阻抗与传输线的波 阻抗不相等；同类型的不同型号的传输线连接；不同类型的传输线连接；传输线中接入各 种必要的元器件等。传输线上反射波的存在使传输线的工作状态变坏；负载得到的信号功 率减小；系统的工作容量降低；传输信号的波形也要受到影响。为了达到消除或减小反射 波的目的，在传输线的适当位置加入调配元件或网络，以它们产生的新的反射波去抵消传 输线上原有的反射波，从而实现匹配，微波渐变阻抗变换器则是采用了这一思想。
CMOS-0.18um 2.4GHz CMOS低噪声放大器的设计
S11,S22,S21,S12
6.8、观察仿真结果（续）
噪声系数nf(2)及最佳噪声
6.9、性能要求及仿真结果对比
1. 2.
3.
4. 5. 6. 1. 2.
LNA指标为： 工作频率f=2.4GHz； 输出噪声系数nf(2)<1dB； 功率增益>15dB； 输入反射系数S(11)<-15dB； 输出反射系数S(22)<-15dB； 功耗小于5mW，本文偏置电压为1.2V，电流为2mA。 LNA仿真结果： 工作频率f=2.4GHz； 输出噪声系数nf(2)=0.62dB； 功率增益>23.5dB； 输入反射系数S(11)=-21.6dB； 输出反射系数S(22)=-32dB； 功耗等于2.09*1.2mW
6.5、输入输出端口，S参数仿真控件
输入输出端口及S参数 仿真控件选取的地方 见红圈，S参数控件的 设置见下一页
6.5、S参数仿真控件设置(续)
S参数仿真控件的设置如图，频率可以直接在控件外面 改，也可以在控件中改，如第二个红圈所示，设置为 1.6~3.2GHz，扫描间隔为1MHz，特别要主要在Noise栏 勾上计算噪声，并设置计算带宽为1.0Hz
噪声系数（或噪声温度）；功率增益；输入输出 反射系数；功耗；工作频带；
2.
1. 2. 3. 4.
输入、输出匹配负载阻抗均为50 完整设计步骤： 决定电路拓朴结构 选择合适的晶体管和其他电路器件 电路初步设计 用CAD软件进行设计、和仿真模拟
3. LNA电路结构和设计原则
本文设计的LNA工作在2.4GHz频率，属于窄带LNA，电路采用经典的共源 共栅源级电感负反馈结构，这种电路结构能够在输入阻抗匹配及功耗约束下 实现噪声的最优化，同时具有较好的增益。
GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务名称：设计一个工作频率为，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
主要技术指标：S11低于-20dB,S21接近,re(Z0)接近50Ω,VWAR接近1。
二、设计过程1.原理：1．1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中，常用的匹配方法有：（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。
（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
.阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
. λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗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，将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
阻抗变换器设计
射频电路设计实训报告设计题目阻抗变换器设计系别年级专业设计组号学生姓名/学号指导教师摘要：射频设计的主要工作之一，就是使电路的某一部分与另一部分相匹配，在这两部分之间实现最大功率传输，这就需要在射频电路中加入阻抗变换器从而达到阻抗匹配的目的。
阻抗变换器就是起到将压电传感器的高阻抗变换为信号放大处理部分需要的低阻抗。
本设计是关于阻抗匹配和阻抗转换器的一些阻抗匹配电路以及阻抗匹配的方法，用以实现匹配以及50Ω到75Ω以及75Ω到50Ω的阻抗转换器。
从而得到所需要的输出阻抗以达到变换的目的。
本次实验以2个无源阻抗匹配器为例，分别采用简单的电容电感的方式设计所需要的阻抗转换器，整理出实物并进行测试。
Abstract: One of the main RF design is a part of the circuit and the other part of the match between the two parts to achieve maximum power transfer, which requires adding the RF circuit impedance converter to achieve impedance matching purposes. Impedance transformer is played to a high impedance piezoelectric sensor signal amplification process is transformed into some of the needs of low impedance. This design is about impedance matching and impedance converter circuit and impedance matching impedance matching some of the methods used to achieve matching and 50Ω to 75Ω and 75Ω to 50Ω impedance converter. In order to get the required output impedance of achieving the purpose of transformation. The experiment with two passive impedance matching device, for example, capacitance and inductance, respectively, a simple way to design the required impedance converter to produce a physical and tested. 关键词： 射频设计 阻抗变换器 阻抗匹配 无源一、基本阻抗匹配理论当负载阻抗与传输线特性阻抗不相等或连接两段特性阻抗不同的传输线时，由于阻抗不匹配会产生反射现象，从而导致传输系统的功率容量和传输效率下降，负载不能获得最大功率。
2.45GHz四元微带天线阵设计方案
(1)
可见 L 值与 r 直接相关。当 L、W 确定后，则 h 的取值决定着天线的体积和重量。 2. 对微带线特性阻抗的影响 本设计中需要对给微带天线单元进行馈电的微带线的特性阻抗与微带线的宽度直接相 关，为了使微带天线单元与传输线较好地匹配，需要特定阻抗的微带线对其进行馈电。微带 线由一条导体带和背面有导体接地板的介质基片构成。 导体带宽度为 w， 介质基片厚度为 h， 相对介电常数为 r 。微带线传输准 TEM 模。当 r 及 h 已知时，微带线的特性阻抗 Z c 取决 于 w / h 比值，随 w / h 增大而减小。 给定特性阻抗 Z c ，可用下列公式求得所需微带线的宽度 w:
1 1 1 1 1 Q Qr Qd Qc Qsw
(9)
Qr、Qd、Qc、Qsw 分别对应于辐射损耗、介质损耗、导体损耗和表面波损耗的品质因
子值。
Qd
3 1 1 , Qc h 0 f 0 , Qr 0 r , Qsw ( 1)Qr h tan 8h 3.4 r 1
图 1 传输线法物理模型
利用传输线模式分析微带天线是比较早期的方法，也是最简单的方法。图 1 所示为传 输线法物理模型。传输线模型的基本假设是：1）微带片和金属底板构成一段微带传输线， 传输准 TEM 波，博得传输方向决定于馈电点。线段长度 L g / 2 ， g 为准 TEM 波的波 长。常在传输方向是驻波分布，而在其垂直方向是常数。2）传输线的两个开口端等效为两 个辐射缝长为 W，宽为 h，缝口径场即为传输线开口端场强。缝平面看作位于微带片两端的 延伸面上，即是将开口面向上折转 90o,而开口场强随之折转。 由以上两条基本假设可以看出，当 L g / 2 时，二缝上切向电场均为 x 方向，且等幅 同相、它们等效为磁流，由于金属底板的作用，相当于有二倍磁流向上半空间辐射。缝上等 效磁流密度为 M s 2V / h ，式中，V 为传输线开口端电压。 由于缝已放平，在计算上半空间辐射场时，就可按自由空间处理，这是这种方法的方便 之处。 1.2 微带天线单元设计 微带天线的贴片形状可采用矩形、圆形、环形、三角形等，他们都各有特点，但考虑到 制板以及微带线馈电和匹配， 通常大多采用矩形贴片。 一般矩形微带天线的馈电方式都是从 贴片某一边的中心点馈电由于馈电点所在的边和辐射边平行， 辐射边是均匀分布， 因此激励 的工作模为 TM01。这样形成的极化形式为线极化。矩形微带天线单元坐标示意图如图 2 所 示。其与设计有关参量包括：辐射元长度 L，辐射元宽度 W，介质板厚度 h，介质板的长度 LG 和宽度 WG，介质的相对介电常数 r 和损耗角正切 tan ，馈电方式及阻抗匹配。
18GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
.1.8GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务1.1名称：设计一个工作频率为1.8GHZ，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标：S11低于-20dB,S21接近0.7dB,re(Z0)接近50Ω,VWAR接近1。
二、设计过程1.原理：1．1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中，常用的匹配方法有：（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。
（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）'..将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
1.2.阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
阻抗匹配图3-1匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
1.3 . λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗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，将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
渐变式阻抗变换原理
渐变式阻抗变换原理渐变式阻抗变换原理导语：在电气工程领域中，渐变式阻抗变换原理是一种重要的技术，它可以实现不同电路之间的电阻匹配。
本文将介绍渐变式阻抗变换原理的基本概念和工作原理，同时探讨其在实际应用中的意义和影响。
一、什么是渐变式阻抗变换原理1.1 渐变式阻抗变换原理的定义渐变式阻抗变换原理是一种电气工程领域中常用的技术，它基于一种特定的电路设计，可以将一个电路的阻抗值变换为另一个电路的阻抗值，从而实现电路之间的匹配。
渐变式阻抗变换原理通常使用变换器或转换器来实现。
1.2 渐变式阻抗变换原理的基本原理渐变式阻抗变换原理的基本原理是通过逐渐变化电路的参数来实现阻抗的变换。
其中，渐变可以指参数的线性变化、非线性变化或离散变化。
通过逐渐改变电路的参数，可以实现电阻的匹配，达到阻抗变换的目的。
二、渐变式阻抗变换原理的应用2.1 渐变式阻抗变换原理在通信系统中的应用在通信系统中，渐变式阻抗变换原理非常重要。
通信系统中的不同模块之间常常存在阻抗不匹配的情况，导致信号传输的损耗增加。
通过使用渐变式阻抗变换原理，可以降低信号传输中的损耗，提高通信质量。
2.2 渐变式阻抗变换原理在电力系统中的应用在电力系统中，渐变式阻抗变换原理也有广泛的应用。
电力系统中的不同组件之间需要保持一定的阻抗匹配，以确保电力的传输和分配效率。
通过使用渐变式阻抗变换原理，可以实现不同组件之间的阻抗匹配，提高整个电力系统的运行效果和稳定性。
三、个人观点和理解渐变式阻抗变换原理在电气工程领域中扮演着重要的角色。
通过逐渐改变电路的参数，可以实现电阻的匹配和阻抗的转换，从而提高信号传输的质量和系统的稳定性。
在实际应用中，渐变式阻抗变换原理具有很大的灵活性和适应性，可以根据不同的场景和需求进行调整和优化。
渐变式阻抗变换原理还有很大的研究空间。
通过深入研究渐变式阻抗变换原理的机制和原理，我们可以更好地理解其应用和优化方式，为电气工程领域的发展做出更大的贡献。
三段微带阻抗渐变匹配电路的ADS设计和灵敏度分析结论
三段微带阻抗渐变匹配电路的ADS设计和灵敏度分析结论三段微带阻抗渐变匹配电路的ADS设计和灵敏度分析结论对于功率管，随着其输出功率的加大，输入输出电阻（兼顾线性、效率等指标所对应的最佳阻抗，器件生产商通常提供）很小，需要渐变微带线进行匹配，通常为三节，如图考虑到带宽的要求，曾经试图自己编程进行设计，由于牵扯很多理论和优化算法，暂时不能完成，本文利用仿真软件ADS中的内嵌优化算法和方便的数据文件调用功能，进行了此类匹配网路的设计，并对匹配电路中微带线的物理参数进行了灵敏度分析，对实际电路的调试有一定的指导意义。
将器件资料中提供的最佳输入输出阻抗（多个频点上的）按照ADS的格式写入两个文件中（*.s1p，注意是否取共轭），在软件中应用“data item”——“s1p”模块，将已经写好的sip文件导入其中，作为负载（管子在不同频率上的阻抗），ads中的仿真电路如下图限定各个尺寸的范围，并凭经验设定初始值，进行逐步优化获得宽带内优化目标的实现，驻波比曲线如下图 2.02 2.04 2.06 2.08 2.10 2.12 2.14 2.16 2.182.00 2.201.41.51.61.71.31.8freq, GHzV S W R 1由于功放电路的匹配多是凭经验进行手动调整，那么对于上面提到的电路形式是否存在一些比较普遍的规律，因此进行匹配电路物理尺寸变化对功放匹配效果的灵敏度分析是有必要的，利用软件中优化模板的sensitivity 选项操作灵敏度分析，分析结果如下sensVariablesl3w3l2w2l1w1OptimGoal10.0050.4830.0780.1460.600-0.234（对多个不同阻抗的匹配电路进行了灵敏度分析得出类似结论，上面提取一个结果进行说明）表格的意义：说明w3和l1的灵敏度较高，也就是说，这两个参数对匹配效果的影响最显著，可以通过较小范围的调整两者获得好的匹配结果，当然也要控制单板间匹配电路中这两个部分的一致性，避免差的生产性。
24GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告.
2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务1.1名称：设计一个工作频率为2.4GHZ，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标：S11<-20dB,S21<-0.7dB,re(Z0)=50Ω,VWAR尽量接近于1。
二、设计过程2.1原理：2.1.1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中，常用的匹配方法有：（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。
（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
2.1.2 阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
2.1.3 λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗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，将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
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2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
一、设计任务
1.1名称：设计一个工作频率为
2.4GHZ，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标：S11<-20dB,S21<-0.7dB,re(Z0)=50Ω,VWAR尽量接近于1。
二、设计过程
2.1原理：
2.1.1 阻抗匹配的概念
阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中，常用的匹配方法有：
（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。
（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）
将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
2.1.2 阻抗匹配的方法
阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配
匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
2.1.3 λ/4阻抗变换器
λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗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，将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
当负载阻抗与其传输线的波阻抗不相等，或两段波阻抗不同的传输线相连接时，在其间接入阻抗变换器可以消除或减少传输线上的反射波以获得匹配。
对某些传输线如金属波导，因其封闭性和制品的标准性，阻抗变换器要做成准用元件；而对于微带线则可根据负载情况设计微带阻抗变换阶段，并与微带电路一同光刻腐蚀（或真空镀膜的方法）一次形成。
阻抗变换器的最基本形式是利用四分之一波长线的阻抗变换特性。
在两个特性阻抗不同的传输线之间插入一段或多段不同特性阻抗的
传输线，佘当选取其长度、特性阻抗的值和节（段）数，就可以在一定带宽内驻波比低于某个给定的值。
这种变换装置成为阶梯式阻抗变换器。
λ/4阻抗变换器由一段特性阻抗为Z01的λ/4传输线构成。
如图3-2-1所示
图3-2-1 λ/4阻抗变换器原理性示意图
由（3-4）、（3-5）可画出|Γ|随θ（或f）变化的曲线；曲线作周期为π的变化。
设允许|Γ|≤|Γ|m,则其工作带宽对应于Δθ限定的范围频率。
由于θ偏离π/2时|Γ|曲线急剧下降，故工作带宽很窄。
图3-2-2 单节λ/4阻抗变换器的带宽特性
微带线λ/4阻抗变换器，一般都是保持变换段的导体带与接地板之间的距离不变，介质材料也不变，阻抗的变换是通过改变代替带的宽度来实现的。
λ/4阻抗变换器只有在中心频率或其附近很窄的频带内，才能满足一定的匹配要求；当频率偏离中心较大时，匹配性能急剧下降。
微波阻抗变换器的作用是消除反射，提高传输效率，改善系统稳定性。
阻抗匹配元件种类很多，主要的有螺钉调配器、阶梯阻抗变换器和渐变型阻抗变换器三种。
本次主要研究的是渐变阻抗变换器，渐变线是其特性阻抗按一定规律平滑的由一条传输线的特性阻抗过渡到另一
条传输线的特性阻抗。
从理论上讲，多级变换器的阻抗越多，其匹配频带越宽，多阶梯阻抗变换器随着阶梯数目的增加带来了尺寸的增加和造价的增大，工程上考虑到尺寸、成本、性能发展出了渐变阻抗变换器，，因为它有更好
地带宽匹配性能。
图2-2给出了渐变阻抗变换器的图形:
在设计之前有必要先了解一下微带线端口设计，如下图给出了微带线端口设计模型：
（1）50Ω微带线
50Ω微带线模型
50Ω微带线的特性阻抗实部
由图可以看出在2.4GHz时，微带线阻抗的实部约为49.9069Ω，接近50Ω，此时微带线的宽度约为3.15mm与理论值2.99mm相差不
大。
（2）30Ω微带线
30Ω微带线模型 30Ω微带线的特性阻抗实部
由图可以看出在2.4GHz时，微带线阻抗的实部约为29.9607Ω，接近30Ω，此时微带线宽度为6.7mm和理论值4.18相差不大。
所以建模型时50Ω的宽度为（w1)3.15mm，长度为(l1)10mm，50Ω的宽度为(w2)6.7mm，长度为(l2)15mm，渐变线长度为(l3)31.25mm.
2.2关键参数优化:
L3（渐变线长度）:32.2mm-32.7mm,count 5
优化图
三、设计结果
3.1仿真结果：
3.1.1结构截图
3.1.2参数列表
w:基板宽度 w1:50Ω微带线宽度 l1:50Ω微带线长度
W2:30Ω微带线宽度 l2:30Ω微带线长度 l3:阻抗变换器长度ht:基板高度
3.1.3指标图
S11（回波损耗）图
S21(插入损耗）图
VWSR（驻波比）图
Re(Z0)(输入阻抗）图3.2测试结果：
如上图所示，S11（回波损耗）在2.4GHZ时为-50.0745dB<-20dB,符合设计要求。
S21(插入损耗）在2.4GHZ时为-0.7785dB基本等于-0.7dB,符合设计要求。
VWSR(驻波比）在2.4GHZ时为1.0063约等于1，符合设计要求。
Re( Z0)(输入阻抗）在2.4GHZ时为50.8263Ω约等于50Ω，符合设计要求。
四、结论与体会
通过本次作品设计，对于阻抗匹配这部分微波知识有了更深的了解。
同时也对HFSS这个软件的操作也更加熟练，特别是以前不懂的方面，也有了进一步加深认识。
同时也要感谢各位学长学姐的悉心指导。