微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、微波技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 史密斯圓圖與傳輸線理論的關(guān)系1.1不同負(fù)載阻抗所對應(yīng)的傳輸線工作狀態(tài)及其在史密斯圓圖上對應(yīng)的區(qū)域；實(shí)驗(yàn)步驟：1.連接負(fù)載、傳輸線和微波端口,傳輸線長度電路連接如圖所示：2.進(jìn)一步將負(fù)載阻抗設(shè)置為50歐姆，傳輸線阻抗設(shè)置為50歐姆，傳輸線長度為0，衰減為0，微波端口阻抗也設(shè)置為50歐姆。3.分析計(jì)算后，在阻抗圓圖上觀察反射系數(shù)的位置，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄；4. 將負(fù)載阻抗實(shí)部設(shè)置為小于50歐姆，虛部為零，其余設(shè)置不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數(shù)的位置，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄；5.將負(fù)載阻抗實(shí)部設(shè)置為大于50歐姆，虛部為零，其余設(shè)置不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察

2、反射系數(shù)的位置，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄；6.負(fù)載阻抗的實(shí)部不變，將負(fù)載阻抗的虛部設(shè)置為大于0，其余條件不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數(shù)的位置，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄；7.負(fù)載阻抗的實(shí)部不變，將負(fù)載阻抗的虛部設(shè)置為小于0，其余條件不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數(shù)的位置，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄；8.將負(fù)載阻抗的實(shí)部設(shè)置為0，虛部為分別設(shè)置為0、大于0，小于0和10000，其余條件不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數(shù)的位置，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄；姓名黑XX班級XXXXXX班學(xué)號XXXXXXXXXXXXX實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同負(fù)載阻抗所對應(yīng)的傳輸線工作狀態(tài)及其Smith圓圖對應(yīng)的區(qū)域負(fù)載阻抗工作頻率反射系數(shù)（幅

3、度，相位）圓圖區(qū)域505Ghz0.002 0.003匹配點(diǎn)105Ghz0.667 179.919低阻區(qū)1005Ghz0.334 0.081高阻區(qū)50+j1005Ghz0.707 44.973感性區(qū)50-j100 5Ghz0.708 -44.973容性區(qū)05Ghz1.002 179.793短路點(diǎn)j1005Ghz 1.001 53.168電感區(qū)-j1005Ghz 1.001 53.431電容區(qū)j100005Ghz1.000 0.597開路點(diǎn)結(jié)論原點(diǎn)代表傳輸線處于行波狀態(tài)，此時(shí)，輸入阻抗等于傳輸線的特征阻抗，反射系數(shù)為0。反射系數(shù)的模等于1，對應(yīng)于Smith圓圖上半徑等于1的圓。歸一輸入阻抗為純電抗

4、。第1、2象限為感抗，第3、4象限為容抗。=1的點(diǎn)為開路點(diǎn)=-1的點(diǎn)為短路點(diǎn)輸入阻抗既不是純電抗，也不等于傳輸線的特征阻抗的區(qū)域是行駐波區(qū)域。第1、2象限，輸入阻抗的虛部大于0，為感性區(qū)。第3、4象限，輸入阻抗的虛部小于0，為容性區(qū)。實(shí)軸上，電抗為0，阻抗為純電阻。且>0，Zin>Z0，為電壓波腹。<0, Zin<Z0。為電壓波節(jié)。1.2 反射系數(shù)沿傳輸線變化在阻抗圓圖上的軌跡的觀察研究1.如圖1示連接負(fù)載、傳輸線和微波端口，將頻率設(shè)置為固定頻率。2.將負(fù)載阻抗設(shè)置為復(fù)數(shù)，其余參數(shù)不變；3.改變傳輸線的長度，從0到/2變化（分別選6個(gè)以上長度以上進(jìn)行計(jì)算仿真），觀察反射

5、系數(shù)隨傳輸線長度改變在阻抗圓圖上位置的變化，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告4.將傳輸線的衰減值設(shè)置為有限值（如5），其余參數(shù)不變，重復(fù)步驟3，觀察反射系數(shù)隨傳輸線長度改變在圓圖上的變化，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5.對步驟2.3和2.4的結(jié)果進(jìn)行分析和比較，總結(jié)反射系數(shù)幅度和相位隨參考面變化的規(guī)律并寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)內(nèi)容反射系數(shù)沿傳輸線變化在阻抗圓圖上軌跡的研究傳輸線長度傳輸線衰減工作頻率反射系數(shù)軌跡變化5mm05Ghz0.437 3.461對于無耗傳輸線，反射系數(shù)的模保持不變，沿著等反射系數(shù)圓。由負(fù)載源 相位滯后-順時(shí)針； 由源負(fù)載 相位超前-逆時(shí)針 變化周期 /2對于有耗傳輸線，除了相位的變化以外，反射系數(shù)的模沿著

6、源負(fù)載逐漸減小，相位仍然呈現(xiàn)周期性的滯后與超前。10mm05Ghz0.446-56.97115mm05Ghz0.448 -116.92420mm05Ghz0.445 -176.86825mm05Ghz0.448 123.21230mm05Ghz0.44963.0515mm55Ghz0.442 3.42610mm55Ghz0.434-56.43615mm55Ghz0.431-116.28120mm55Ghz0.426 176.75225mm55Ghz0.421 123.38130mm55Ghz0.41363.196（3）負(fù)載阻抗改變與反射系數(shù)在阻抗圓圖上的變化軌跡的關(guān)系1 如步驟1.2圖1所示連

7、接負(fù)載、傳輸線和微波端口，將頻率設(shè)為固定值，傳輸線的長度設(shè)置為0，負(fù)載阻抗設(shè)置為復(fù)數(shù)，其余參數(shù)不變；2 改變負(fù)載阻抗的實(shí)部（從小到大變化），虛部不變，觀察阻抗圓圖上反射系數(shù)的變化軌跡，記錄結(jié)果；3改變負(fù)載阻抗的虛部（從小到大變化），實(shí)部不變，觀察阻抗圓圖上反射系數(shù)的變化軌跡，記錄結(jié)果；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容負(fù)載阻抗改變與反射系數(shù)在阻抗圓圖上的變化軌跡的關(guān)系（1）負(fù)載阻抗工作頻率反射系數(shù)軌跡變化50+j105Ghz0.097 89.713負(fù)載變化在圓圖上的軌跡電阻不變，電抗變化： 沿等電阻圓變化。電導(dǎo)不變，電納變化： 沿等電導(dǎo)圓變化。電抗不變，電阻變化： 沿等電抗圓變化。電納不變，電導(dǎo)變化： 沿等電納圓變化。

8、50+j505Ghz0.448 63.57350+j805Ghz0.624 51.45150+j1005Ghz0.707 44.97250+j2005Ghz0.896 26.49650+j5005Ghz0.982 11.22250+j10005Ghz0.994 5.99610+j505Ghz0.82 88.99150+j505Ghz0.448 63.573100+j505Ghz0.446 25.681200+j505Ghz0.620 6.987500+j505Ghz0.818 1.20920+j505Ghz0.678 85.35680+j505Ghz0.420 38.206實(shí)驗(yàn)二 阻抗匹配的計(jì)

9、算機(jī)仿真設(shè)計(jì) 2.1 1/4波長阻抗變換器的設(shè)計(jì)（1）對復(fù)數(shù)阻抗負(fù)載在50歐姆傳輸線系統(tǒng)中，用1/4波長阻抗變換器進(jìn)行匹配。得出1/4波長阻抗變換器的特性阻抗和1/4波長阻抗變換器插入的位置。（2）將頻率設(shè)置成掃頻模式，如圖2所示，分析計(jì)算后，觀察駐波比分別小于1.2、1.5、2.0的帶寬，并填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容/4阻抗變換器的設(shè)計(jì)負(fù)載阻抗中心頻率L1Z01L2Z02帶寬SWR£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j1005Ghz3.5mm50ohm15mm124.346ohm100Mhz800Mhz1.4Ghz注：L1為接入第一段傳輸線的長度，Z01為該傳

10、輸線特性阻抗，L2為/4阻抗變換器長度，Z02為/4傳輸線特性阻抗。2.2 單枝節(jié)（短截線）匹配的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單枝節(jié)（短截線）匹配的設(shè)計(jì)負(fù)載阻抗中心頻率L1Z01L2Z02帶寬SWR£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j10050Ghz14.6mm50ohm4.7mm50mm200Mhz400Mhz750Mhz注：L1為接入第一段傳輸線的長度，Z01為該傳輸線特性阻抗，L2為枝節(jié)（短截線）長度，Z02為枝節(jié)（短截線）特性阻抗。匹配電路如圖所示：2.3 L匹配(用集總元件匹配）原理圖如下：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容L匹配（1）負(fù)載阻抗中心頻率串/并L/C串/并 L/C帶寬SWR

11、£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j1005Ghz并496.47fF串3.05nH300Mhz900Mhz1.4Ghz匹配電路圖如下所示：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容L匹配（2）負(fù)載阻抗中心頻率串/并L/C串/并 L/C帶寬SWR£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j1005Ghz并30.99nH串348.86fF1.0Ghz2.20Ghz4.0Ghz總結(jié)：使用1/4波長變換器進(jìn)行阻抗匹配，對于匹配實(shí)數(shù)負(fù)載阻抗到傳輸線，是簡單而有用的電路。通過在負(fù)載和變換器之間加一段合適長度的傳輸線，或者一個(gè)合適的串聯(lián)或并聯(lián)電抗性短截線，復(fù)數(shù)負(fù)載阻抗也能夠轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)阻抗，從而可以使用1/4波長變換器進(jìn)行匹配。但是它將變更等效負(fù)載的頻率