微波仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、微波仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：姓名： 學(xué)號(hào)：班內(nèi)序號(hào)：仿真模型FR4基片：介電常數(shù)為4.4,厚度為1.6mm，損耗角正切為0.02【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. Linecal的使用(1) 計(jì)算FR4基片的50歐姆微帶線的寬度實(shí)驗(yàn)步驟：a) 新建工程：Main界面 -> File -> New Project -> 選擇文件夾 -> 輸入工程名 -> OKb) 打開Linecal：Schematic界面 -> Tools -> LineCalc -> Start LineCalcc) 仿真計(jì)算：設(shè)置參數(shù)（如下圖） -> Synthesize 向上小三角(2) 計(jì)

2、算FR4基片的50歐姆共面波導(dǎo)（CPW）的橫截面尺寸（中心信號(hào)線寬度與接地板之間的距離）Component:Type選擇共面波導(dǎo)CPW2. 了解ADS Schematic的使用和設(shè)置Simulation-S_Param庫(kù)：掃頻設(shè)置器S_Parameters、基片參數(shù)設(shè)置器MSub和S參數(shù)負(fù)載端口TermLumped-Components庫(kù)：電容、電感、電阻等常見電路元件TLines-Ideal庫(kù)：理想傳輸線器件TLines-Microstrip庫(kù)：微帶傳輸線器件仿真步驟：a) 搭建仿真電路b) 點(diǎn)擊工具欄按鈕，進(jìn)行仿真c) Page界面左側(cè)面板添加測(cè)量圖3. 分別用理想傳輸線和微帶傳輸線在FR

3、4基片上，仿真一段特性阻抗為50歐姆四分之波長(zhǎng)開路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。觀察Smith圓圖變化。理想傳輸線：微帶傳輸線：4. 分別用理想傳輸線和微帶傳輸線在FR4基片上，仿真一段特性阻抗為50歐姆四分之波長(zhǎng)短路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。觀察Smith圓圖變化。理想傳輸線：微帶傳輸線：5. 分別用理想傳輸線和微帶傳輸線在FR4基片上，仿真一段特性阻抗為50歐姆二分之波長(zhǎng)開路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。觀察Smith圓圖變化。理想傳輸線：微帶傳輸線：6. 分別用理想傳輸線和微帶傳輸線在FR4基片上，仿真一段特性阻抗為50歐姆二分之波長(zhǎng)短路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。

4、觀察Smith圓圖變化。理想傳輸線：微帶傳輸線：7. 用一段理想四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器匹配10歐姆到50歐姆，仿真S參數(shù)，給出-20dB帶寬特性，工作頻率為1GHz。Z1=22.3607-20dB帶寬：1072-928=144MHz8. 用一段FR4基片上四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器匹配10歐姆到50歐姆，仿真S參數(shù)，給出-20dB帶寬特性，工作頻率為1GHz，分析7 和8結(jié)果。實(shí)際微帶傳輸線四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器無(wú)法實(shí)現(xiàn)頻率在1GHz處的完全匹配，只能達(dá)到-38dB左右。9. 設(shè)計(jì)一個(gè)3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器，用于匹配10歐姆到50歐姆的傳輸線，中心頻率是1GHz，該電路在FR4基片上用微帶線實(shí)現(xiàn)，設(shè)

5、計(jì)這個(gè)匹配變換器并計(jì)算m=0.01的帶寬，給出回波損耗和插入損耗與頻率的關(guān)系曲線。計(jì)算：Z1=33.4370Z2=22.3607Z3=14.9535-20dB帶寬：1325M-681M=644MHz10. 例題9，若用3節(jié)切比雪夫匹配變換器實(shí)現(xiàn)，比較同樣情況下的帶寬，回波損耗和插入損耗與頻率的關(guān)系曲線。-20dB帶寬：1479M-540M=939MHz11. 導(dǎo)出S參數(shù)數(shù)據(jù)，比較7-10題的-20dB帶寬特性。理想四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器-20dB帶寬144MHz；實(shí)際微帶傳輸線四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器-20dB帶寬145MHz，與理想情況相符。3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器-20dB帶寬644MHz；3節(jié)

6、切比雪夫匹配變換器-20dB帶寬939MHz，比二項(xiàng)式匹配變換器擴(kuò)展了49%，但帶內(nèi)起伏較大，與理論相符。12. 對(duì)于一個(gè)負(fù)載阻抗ZL=60-j80歐姆，利用Smith Chart Utility功能，分別設(shè)計(jì)并聯(lián)短路單枝節(jié)和并聯(lián)開路單枝節(jié)匹配，并將Smith Chart Utility給出的匹配結(jié)果在Schematic中仿真，給出1-3GHz的回波損耗與頻率的關(guān)系曲線，并給出m=0.01的帶寬。并聯(lián)短路單枝節(jié)：m=0.01對(duì)應(yīng) -20dB 帶寬：2110M-1906M=204MHz并聯(lián)開路單枝節(jié)：-20dB帶寬：2047M-1947M=100MHz13. 并聯(lián)雙枝節(jié)匹配電路，并聯(lián)雙枝節(jié)為開路

7、，枝節(jié)之間相距/8，中心工作頻率為2GHz,利用理想傳輸線，給出1-3GHz的回波損耗與頻率的關(guān)系曲線，并給出m=0.01的帶寬。-20dB帶寬：2016M-1980M=36MHzMomentum1. 在FR4基板上分別仿真四分之一波長(zhǎng)開路線，四分之一波長(zhǎng)短路線，二分之一波長(zhǎng)開路線和二分之一波長(zhǎng)短路線，中心工作頻率為1GHz，并與Schematic仿真結(jié)果比較。仿真的頻率（0-3GHz）四分之一波長(zhǎng)開路線：四分之一波長(zhǎng)短路線：二分之一波長(zhǎng)開路線：二分之一波長(zhǎng)短路線：2. 針對(duì)第1題，改變仿真的頻率為（0-20GHz），觀察上述傳輸線的性能變化并分析原因四分之一波長(zhǎng)開路線：四分之一波長(zhǎng)短路線：二

8、分之一波長(zhǎng)開路線：二分之一波長(zhǎng)短路線：3. 在Schematic里，分別仿真理想電容20pF和理想電感5nH，仿真頻率為（0-40GHz），觀察仿真結(jié)果，并分析原因。20pF電容：S21=T=1+L=2ZLZL+Z0ZL=ZC+RLZc=j12fC頻率低時(shí)Zc大，負(fù)載與傳輸線不匹配，|S21|?。活l率越高Zc越小，等效負(fù)載越接近傳輸線特征阻抗，匹配程度越好，|S21|越接近1；當(dāng)f=1.5GHz時(shí)，Zc=j2fC=j5.31，Zc影響可以近似忽略，負(fù)載與傳輸線近似匹配，|S21|1；頻率再增大，|S21|基本不變。5nH電感：ZL=j2fL頻率低時(shí)ZL小，負(fù)載與傳輸線近似匹配，|S21|接近1；頻率越高ZL越大，對(duì)負(fù)載影響越大，匹配程度越差。4. 在Momentum 里，仿真一個(gè)大小為80mm*80mm的負(fù)載（頻率:0.5-2.5GHz），求出f=1.6GHz的阻抗值，并在該頻率下針對(duì)該負(fù)載分別設(shè)計(jì)并聯(lián)開路單枝節(jié)和并聯(lián)短路單枝節(jié)匹配，觀察