微波技术与天线实验3利用ADS设计集总参数匹配电路
微波技术与天线实验三
微波技术与天线实验报告图1.新建HFSS工程图2. 设置求解类型2.创建微带天线模型2.1设置默认的长度单位为mm图3. 设置默认的长度单位为mm 2.2建模相关选项设置图4. 建模相关选项设置2.3 创建参考地在Z=0的XOY面上创建一个顶点位于（-45mm, -45mm），大小为90mm×90mm 的矩形面作为参考地，命名为GND，并为其分配为理想导体边界条件。
2.4 创建介质板模型创建一个长、宽、高为80mm×80mm×5mm的长方体作为介质板层，介质板层的底部位于参考地上，其顶点坐标为（-40，-40, 0），介质板的材料为R04003，介质板层命名为Substrate2.5 创建微带贴片在Z=5的XOY面上创建一个顶点坐标为（-15.5mm,-20.7mm,5mm），大小为30.0mm×41.4mm的矩形面作为微带贴片，命名为Patch，并为其分配理想导体边界条件。
2.6 创建同轴馈线的内芯创建一个圆柱体作为同轴馈线的内芯，圆柱体的半径为0.5mm，长度为5mm，圆柱体底部圆心坐标为（9.5mm,0,0）,材质为理想导体，同轴馈线命名为Feed。
2.7 创建信号传输端口面同轴馈线需要穿过参考地面，传输信号能量，因此需要在参考地面GND上开一个圆孔允许能量传输。
圆孔的半径为 1.5mm，圆心坐标为（9.5mm,0,0），并将其命名为port.2.8 创辐射边界表面创建一个长方体，其顶点坐标为（-80，-80，-35），长方体的长宽高为160mm ×160mm×75mm,长方体模拟自由空间，因此材质为真空，长方体命名为Air,创建好这样一个长方体之后，设置其四周表面为辐射边界条件。
、图5 微带贴片天线模型3.设置激励端口设置同轴信号端口面的激励方式为集总端口激励。
4.添加和使用变量添加设计变量Length,初始值为30.0mm,用以表示微带贴片天线的长度，添加设计变量Width，初始值为41.4mm, 用以表示微带贴片天线的宽度，添加设计变量Xf, 用以表示同轴馈线的圆心点的X轴坐标。
射频微波天线及ADS仿真
单极天线 D=1.5 或 1.76 dB
D
(d )2 (d2)2
式中,d为抛物D面半径2 ,λ 为信号波长,A为喇叭口面
面积。
第12章 射频/微波天线
12.1.2 通常,天线看作是辐射点源,近区是球面波,远区为
平面波, 如图12 - 4 所示。辐射方向图是在远区测量。 下面给出远、 近场的分界点。
(b)
图 12-2 (a) 按电场定义； (b) 按功率定义
第12章 射频/微波天线
(6) 旁瓣: 在主辐射波瓣旁,还有许多副瓣,沿角 度方向展开如图12 - 3 所示。其中, HPBW 为半功 率波束宽度,辐射最大功率下降3dB时的角度; FNBW 为第一零点波束宽度; SLL为旁瓣高度,辐射最大功率与 最大旁瓣的差。
第12章 射频/微波天线
12.6
微带天线的优缺点及应用
同常规的微波天线相比，微带天线具有一些优点。因而，在大约从100MH 到50GHz的宽频带上获得了大量的应用。与通常的微波天线相比，微带天线的 一些主要优点是： 重量轻、体积小、剖面薄的平面结构，可以做成共形天线； 制造成本低，易于大量生产； 可以做得很薄，因此，不扰动装载的宇宙飞船的空气动力学性能；无需作大的变 动，天线就能很容易地装在导弹、火箭和卫星上； 天线的散射截面较小； 稍稍改变馈电位置就可以获得线极化和圆极化（左旋和右旋）； 比较容易制成双频率工作的天线； 不需要背腔； 微带天线适合于组合式设计（固体器件，如振荡器、放大器、可变衰减器、开关、 调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上）； 馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。
第12章 射频/微波天线 图 12-6 常见天线
第12章 射频/微波天线
喇叭 型 螺旋型 对称阵子型
微带天线ADS设计
实验八 微带天线一．实验目的：1. 掌握微带天线基本理论和设计方法。
2. 利用ADS 仿真设计仿真微带天线。
3. 利用匹配的参数值对微带天线进行仿真 二．预习内容：1．熟悉微波课程有关微带的理论知识。
2．熟悉微波课程有关阻抗匹配的理论知识。
三、软件仿真：设计3GHz 微带天线，基板参数为( )4.5/0.762mm,导电材料为铜，导电率6.45e+7,铜皮厚度t=0.05mm，损耗角正切0.015。
并用四分之一线段实现与h r /ε50Ω馈线的匹配。
⑴ 先进行理论计算(要求算出微带天线的长L、宽W，输入阻抗Zin，并进行匹配，要求用四分之一阻抗变换器匹配到特性阻抗为50Ω的微带线上,并求出四分之一阻抗变换器的长宽(44,λλW L )，并求出特性阻抗的宽度W ，长度自定)。
0Z ⑵ 用ADS 进行验证仿真。
在原理图中的天线示意图如下ADS 的版图示意图如下：(真实的天线及其馈线并不是这个形状)0.①用momentum的S参数仿真控件进行S参数仿真②要求得出输入反射系数的[S(1,1)]幅值和相位，输入端的阻抗。
③根据求出的输入阻抗等，用Momentum中的post-Processing—Radiation Pattern(辐射方向图)进行仿真。
天线S11在频率为3GHz时为0 dB，说明输入端匹配，无反射。
相位为90度。
四、通过ADS 软件对已知尺寸的天线进行匹配有一面微带天线中心工作频率为1.5GHz,长100mm，宽25mm,从宽边的中间馈电，基板参数为( )4.5/0.762mm,导电材料为铜，导电率6.45e+7,铜皮厚度t=0.05mm，损耗角正切0.015。
hr /ε要求：① 先测出传输线的输入阻抗。
②利用传输线先销掉虚部。
③再利用四分之一阻抗变换器把阻抗变换到50Ω，TL3④要求测出天线的一些相关参数。
五 试验小结1，试验中的天线先接一段50特性阻抗的微带，在该段微带端进行匹配，这样做是考虑到50欧的微带尺寸容易实施操作，因为，微带线宽确定（基板参数确定）的情况下，改变线长，只有阻抗的虚部会改变。
2024版ADS设计实验教程微波滤波器的设计制作与调试
•引言•微波滤波器基本原理•ADS 软件在微波滤波器设计中的应用•微波滤波器制作工艺流程•调试技巧与常见问题解决方案•实验案例分析与讨论•总结与展望目录01引言微波滤波器概述微波滤波器是一种用于控制微波频率响应的二端口网络，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
微波滤波器的主要功能是允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制其他频率范围的信号，从而实现信号的选频和滤波。
微波滤波器的性能指标包括插入损耗、带宽、带内波动、带外抑制等，这些指标直接影响着通信系统的性能。
设计制作与调试重要性设计是微波滤波器制作的首要环节，良好的设计能够确保滤波器的性能指标满足系统要求。
制作是将设计转化为实物的过程，制作精度和质量直接影响着滤波器的最终性能。
调试是对制作完成的滤波器进行性能调整和优化，使其达到最佳工作状态的过程。
本教程旨在介绍微波滤波器的设计、制作与调试过程，帮助读者掌握相关知识和技能。
教程内容包括微波滤波器的基本原理、设计方法、制作流程和调试技巧等。
通过本教程的学习，读者将能够独立完成微波滤波器的设计、制作与调试，为实际工程应用打下基础。
教程目的和内容02微波滤波器基本原理低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器微波滤波器分类工作原理及性能指标工作原理性能指标常见类型微波滤波器特点集总参数滤波器分布参数滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器03ADS软件在微波滤波器设计中的应用ADS软件简介及功能模块ADS（Advanced Design System）是一款领先的电子设计自动化软件，广泛应用于微波、射频和高速数字电路的设计、仿真与优化。
ADS软件包含多个功能模块，如原理图设计、版图设计、电磁仿真、系统级仿真等，可满足不同设计阶段的需求。
ADS软件支持多种微波滤波器类型的设计，如低通、高通、带通、带阻等，具有强大的设计能力和灵活性。
微波滤波器设计流程确定滤波器类型和性能指标根据实际需求选择合适的滤波器类型，并确定滤波器的性能指标，如中心频率、带宽、插入损耗、带外抑制等。
微波技术与天线实验.
《微波技术与天线》实验一、实验目的：学会利用MATLAB 软件进行微波技术与天线的仿真，通过实验提高学生实际动手和编程能力，加深对基础知识的理解。
二、实验内容:1. 特性阻抗为Z0=150Ω的均匀无耗传输，终端接有负载100350j Z L +=Ω，用4/λ阻抗变换器实现阻抗匹配（如图所示），试计算4/λ阻抗变换器的特性阻抗Z01及离终端距离（设1=λ）。
2．利用MATLAB 分别绘出对于无耗传输线阻抗zjZ Z z jZ Z Z z Z L L in ββtan tan )(000++=的实部、虚部关于长度z 的图形，已知频率Hz f 9102⨯=，10120j Z L +=。
3.利用教材53页公式：导带厚度不为零(0≠t )的特性阻抗的近似公式为⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫⎝⎛⋅+⋅⋅+=27.61818141ln 3020m m m Z r πππε (2–83)式中 tb wt b w m -∆+-=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-∆n x b w x x x x x t b w 1.1/0796.02ln 5.01)1(2π (2–84) xx n -+=13/212 ； b tx = 画出r Z ε0关于w/b 的关系（t/b 取不同值时）。
4.利用MA TLAB 软件编程：求下图网络的[A]矩阵和[S]矩阵，设10==Y Y ,4/21πθθ==。
完成后发至sunxbcg68@《微波技术》实验报告学院：电子与信息工程学院专业：通信工程班级：＿＿＿＿＿＿＿姓名：＿＿＿＿＿＿＿学号：＿＿＿＿＿＿＿实验一阻抗匹配实验一、实验目的：学会利用MATLAB软件进行微波技术方面的仿真。
通过实验提高学生实际动手能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。
二、实验内容：利用MATLAB软件编程求解下面问题：1.特性阻抗为Z0=150Ω的均匀无耗传输线, 终端接有负载Z l=250+j100Ω, 用λ/4阻抗变换器实现阻抗匹配(如图所示), 试求λ/4阻抗变换器的特性阻抗Z01及离终端距离（可设λ=1）。
微带天线设计与仿真ADS
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微波电路与系统仿真实验报告（第三次）
一、实验名称：微带天线设计与仿真
二、实验技术指标：
1.频率：3GHz附近
2.陶瓷基片：介电常数εr＝9.8 厚度h＝1.27mm
3.输入阻抗：50Ω
三、报告日期：2011年10 月13 日
四、报告页数：共5 页
五、报告内容：
1.电路原理图（原理图应标明变量名称的含义，可用文字表述或画图说明）
2.电路图（利用ADS创建的电路图，可用屏幕截图）
这是微带天线未匹配的结构图：
这是输入匹配电路的原理图：
3.仿真结果（可用图形或数据显示）
这是未加入匹配电路的仿真结果：
4.布局图
这是加入匹配电路之后的布局图：
5.优化方法和优化目标（可用屏幕截图）
6.优化之后的电路图和仿真结果
优化之后的仿真结果之一：S11
方向图：
增益与方向性系数以及效率：
六、仿真结果分析
可以看出，微带天线的设计主要是参数的调节和匹配网络的优化，较小的反射系数可以使天线的效率更高，增益更大。
微带天线在半空间具有较好的全向性，但是增益低。
签名：赵翔
日期：2010年10月13日
1页。
微波技术与天线 实验报告
微波技术与天线实验报告微波技术与天线实验报告引言：微波技术和天线是现代通信领域中不可或缺的重要组成部分。
微波技术的应用范围广泛，包括无线通信、雷达、卫星通信等领域。
而天线作为微波信号的收发器，起到了关键的作用。
本实验旨在通过实际操作和测量，探索微波技术与天线的基本原理和应用。
实验一：微波信号的传输特性测量在本实验中，我们使用了一对微波发射器和接收器，通过测量微波信号的传输特性，来了解微波信号在传输过程中的衰减和干扰情况。
首先，我们将发射器和接收器分别连接到示波器上，并设置合适的频率和功率。
然后，将发射器放置在一个固定位置，接收器在不同距离上进行测量。
通过记录示波器上的信号强度，并计算出衰减值，我们可以得到微波信号在传输过程中的衰减情况。
实验结果表明，在传输距离增加的情况下，微波信号的强度逐渐减弱，呈指数衰减的趋势。
同时，我们还观察到在某些距离上，微波信号受到了干扰，出现了明显的波动和噪声。
这些干扰可能来自于周围的电磁辐射或其他无线设备的干扰。
实验二：天线的性能测量在本实验中，我们选择了不同类型的天线，并通过测量其增益、方向性和波束宽度等参数，来评估天线的性能。
首先，我们使用一个定位器来确定天线的指向性。
通过调整定位器的方向，观察信号强度的变化，我们可以确定天线的主瓣方向。
然后，我们通过改变接收器的位置和角度，测量不同方向上的信号强度，从而计算出天线的增益。
实验结果表明，不同类型的天线具有不同的性能特点。
某些天线具有较高的增益和较窄的波束宽度，适用于需要远距离传输和精确定位的应用。
而其他天线则具有较宽的波束宽度，适用于覆盖范围广泛的通信需求。
实验三：微波技术在通信领域的应用微波技术在通信领域有着广泛的应用。
其中，微波通信是最为常见和重要的应用之一。
通过使用微波信号进行通信，可以实现高速、稳定的数据传输。
微波通信广泛应用于无线网络、卫星通信和移动通信等领域。
此外，微波雷达也是微波技术的重要应用之一。
实验三 匹配.
实验三匹配
一．实验目的：
1.了解基本的调谐阻抗匹配理论和设计方法。
2.利用ADS仿真设计匹配电路。
3.利用调谐的方法得到匹配的参数值
二．预习内容：
1．熟悉微波课程有关阻抗匹配的理论知识。
2．熟悉微波课程有关阻抗变换器的理论知识。
三、软件仿真：
(一)设计一个工作中心频率400MHz，频宽40MHz的50-75Ω的T型阻抗变换
器。
(R
S =50Ω, R
L
=75Ω)
先进行理论计算，求得L1=199nH,C1=0.79pF,C2=0.64pF,L2=243nH. 然后用ADS进行验证，结果如下：
图一理论计算后的匹配电路及阻抗圆图
观察可上图可知：输入输出的阻抗已非常接近匹配点。
(二)用调谐的方法求(一)的匹配电路，仿真结果如下：
图二调谐法匹配的电路及阻抗圆图
经比较：通过调谐S11由-49.832dB进一步提高到-74.839dB，匹配的效果更好。
(三)对试验2中的功率放大器进行调谐，功放电路原理图如图三示。
图三功放电路图
图四调谐过程
由图四的调谐过程调谐后得到调谐后电路各个散射参量的smith圆图及其矩形框图。
图7
示。
图7 调谐后功放各个散射参量
由于放大器为有源器件，因此在调谐时不能做到完全匹配。
我们只能尽可能调谐到阻
抗轴上，并且尽可能接近匹配点。
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一、实验目的
学会用ADS进行集总参数匹配电路设计。
二、实验步骤
1、打开“ADS（Advanced Design System）”软件：点击图标。
2、点击“Close”键，关闭Getting start with ADS窗口（如图1）。
图1
3、在“Advanced Design System 2009（Main）”窗口中点击“File>New Project”（如图2），
图2
在“New project”窗口中的“C:\users\default\”后输入“matching”，点击“OK”（如图3）。
图3
4、默认窗口中的选项（如图4（a）），关闭窗口“Schematic Wizard:1”，进入
“[matching-prj]untitled1(Schematic):1”窗口（如图4（b））。
图4（a）
图4（b）
5、找到“Smith Chart Matching”，并点击（如图5）。
图5
点击“Palette”下的“Smith chart”图标，弹出“Place SmartComponent:1”窗口,点击“OK”按钮（如图6（a））。
在操作窗口中点击出一个smith chart，然后点击鼠
标右键选择“End Command”（如图6（b））。
图6 （a）
图6（b）
6、点击“Tools>Smith Chart”（如图7（a）），出现“Smith Chart Utility”以及
“SmartComponent Sync”窗口，点击“Smartcomponent Sync”窗口中的“OK”（如
图7（b））。
图7 （a）
图7（b）
7、在“Smith Cahrt Utility”窗口中Zl值为300-j*55，点击Auto 2-Element Match（如
图（8）。
图8
8、选择一种电路方式（如图9）。
图9
9、回到SmithChart Utility窗口，查看结果（如图10）。
图10 （a）
图10（b）
10、回到“[matching-prj]untitled1(Schematic):1”窗口，在左侧找到“Simulation-S
PAram”并点击（如图11）。
图11
11、在左侧Palette中选择，插入2个在右侧窗口，点击鼠标右键“End
Command”结束插入（如图12）。
两次插入连接“Term”与“SmithChartmatch1”，点击鼠标右键“End Command”结束
插入（如图13）。
图13
两次插入分别与“Term1”与“Term2”连接，实现接地，点击鼠标右键“End Command”结束插入，双击Term2，将Z值更改为300-j*55Ohm。
（如图14）。
图14
12、点击，在右侧窗口中添加“S-PARAMETERS”，点击鼠标右键“End
Command”结束插入（如图15）.
图15
双击，出现窗口中更改，点击“OK”（如图16）。
图16
图17
点击进行仿真计算，计算完毕弹出数据显示窗口“untitled1[page 1]:1”（如图18），点击左侧的，出现画图选项“Plot Trace & Attributes:2”子窗口（如图18），选择“S(1,1)”，然后点击“>>Add>>”，出现“Complex Data:2”窗口，选择“dB”，点击“OK”（如图17），
回到“Plot Trace & Attributes:2”，点击“OK”。
图18 “untitled1[page 1]:1”窗口的曲线如图19。
图19。