微波實驗報告

1、微波實驗報告班級：X班姓名：XXX學(xué)號：日期：目錄實驗二微帶分支線匹配器3實驗?zāi)康?實驗原理3實驗內(nèi)容3實驗步驟3仿真調(diào)測4單支節(jié)4雙支節(jié)7實驗三微帶多節(jié)阻抗變阻器10實驗?zāi)康?0實驗原理11實驗內(nèi)容11實驗步驟11仿真調(diào)測12實驗四微帶功分器13實驗?zāi)康?3實驗原理13實驗內(nèi)容14實驗步驟15心得體會17實驗二微帶分支線匹配器實驗?zāi)康? .熟悉支節(jié)匹配器的匹配原理2 .了解微帶線的工作原理和實際應(yīng)用3 .把握Smith圖解法設(shè)計微帶線匹配網(wǎng)絡(luò)實驗原理支N匹配器是在主傳輸線上并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娂{（或串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍梗?，用附加的反射來抵消主傳輸線上原先的反射波，以達(dá)到匹配的目的。單支節(jié)匹配器，調(diào)諧時要緊

2、有兩個可調(diào)參量：距離d和由并聯(lián)開路或短路短截線提供的電納。匹配的大體思想是選擇d,使其在距離負(fù)載d處向主線看去的導(dǎo)納Y是YO+jB形式。然后，此短截線的電納選擇為-jB，依照該電納值確信分支短截線的長度，如此就達(dá)到匹配條件。雙支節(jié)匹配器，通過增加一個支節(jié)，改良了單支節(jié)匹配器需要調(diào)劑支節(jié)位置的不足，只需調(diào)劑兩個分支線長度，就能夠夠達(dá)到匹配（可是雙支行匹配不是對任意負(fù)載阻抗都能匹配的，即存在一個不能取得匹配的禁區(qū)）。實驗內(nèi)容己知：輸入阻抗 負(fù)載阻抗 特性阻抗 介質(zhì)基片Zin=75QZl= (64+j35) QZ0=75Q xr=, H=lmm假定負(fù)載在2GHz時實現(xiàn)匹配，利用圖解法設(shè)計微帶線單支節(jié)

3、和雙支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)雙支節(jié)網(wǎng)絡(luò)分支線與負(fù)載的距離dl=l/4入，兩分支線之間的距離為d2=l/8入。畫出幾種可能的電路圖而且比較愉入端反射系數(shù)幅度從至的轉(zhuǎn)變。實驗步1 .依照已知計算出各參量，確信項目頻率。2 .將歸一化阻抗和負(fù)載阻抗所在位置別離標(biāo)在smith圓上。3 .設(shè)計單枝行匹配網(wǎng)絡(luò)，在圖上確信分支線與負(fù)載的距離和分支線的長度，依照給定的介質(zhì)基片、特性阻抗和頻率用TXLINE計算微帶線物理長度和寬度。此處應(yīng)該注意電長度和實際長度的聯(lián)系。4 .畫出原理圖，在用微帶線畫出大體的原理圖時，注意還要把襯底添加到圖中，將各部份的參數(shù)填入。注意微帶分支線處的不均勻性所引發(fā)的阻礙，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ汀?

4、 .負(fù)載阻抗選擇電阻和電感串聯(lián)的形式，連接各端口，完成原理圖，而且將項目的頻率改成一。6 .添加矩形圖，添加測量，點擊分析，測量輸入端的反射系數(shù)幅值。7 .同理設(shè)計雙枝節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)，重復(fù)上面的步驟。仿真調(diào)測單支節(jié)1.依照已知計算出各參量。寫入OutputEquationsoZ1為歸一化負(fù)載阻抗；Zin為歸一化輸入阻抗；T1為負(fù)載處反射系數(shù)；Tin為輸入端反射系數(shù)：b為以為步長掃描0-2*PI：r為阻抗處等反射系數(shù)圓：R為匹配圓；R0為大圓。D>蜀言曲曲黃&-以0E3翁幺臺KJ鋤ProRaOpticsLJOiUNet*|Ciatarm日S3G«CU156-«匕三四

5、G03五ygWK9型8«pH5545j®陋QCSTrtEfln到UqJB儆yQegm巨«£qcsoy制82疝ncq,89牡£6fl4岡一*did2.將歸一化阻抗和負(fù)載阻抗所在位置別離標(biāo)在smith圓上Cd«GM、ImeetSWtjlso?BtiwHetp音，島國曲窗名&A'/AE3的KJOtttgn自GbbdC.J；om口6M9S>«e«nCiagfama團(tuán)CiSbemjk與國X鋪raJDU£MSwjoitmffl&QMcw，XEqukxnS跑9egti-d"SRf

6、qnSTREQCjHH£q,WDmEs8間&f2SDdyWlP：1日分如033®筏qcJSJrfqn薊mESJ9©叼卻造隼白目G的4jffl西岡LrISI一&d*l圖表1以實部虛部方式顯示B2小。TAIX%-W仍(3F*edtGa、IMeet，tioWnwM*4pDGSQix&(A&9&&吊O紈AE3a60833。詞<< 56cm eSGtobd 口 Oita F3r»S W GrcUl S<n«matK»n匈叼8 S9 M SfuOiFM § CcnAxMt

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8、射系數(shù)圓向源旋轉(zhuǎn)，交匹配圓一點，由此確信單支出傳輸線阻抗為*j,取此經(jīng)歷的電長度為分支線與負(fù)載的距離d=°*半波長在導(dǎo)納圓圖上標(biāo)出該點位置，從開路點動身向源方向旋轉(zhuǎn)到標(biāo)識位置，取此經(jīng)歷的電長度為分支線的長度1=°半波長3.設(shè)計單枝在匹配網(wǎng)絡(luò)，在圖上確信分支線與負(fù)載的距離和分支線的長度，依照給定的介質(zhì)基片、特性阻抗和頻率用TXL工NE計算微帶線物理長度和寬度。4.畫出原理圖。注意微帶分支線處的不均勻性所引發(fā)的阻礙，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ汀? 2«rp-AWX%EKcrrrtf/c【匈j F*e di 5<hemitk Cs” Me* IBU片0*CT s*ndjte

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14、.畫出Smith原圖。W 6 E4r(rrrt*<c 3俳 3|de Gr«*Rect SmjlWf QMM陽pGraph 3RJFt«i /El.，慍pKMx6294022g 1.99209e-005b 2.15167了由dbofi由& Cj(4 &HE3的中今工93Cpticm * SB Gbb© Otfintiw 口 Oita 外6F? Si Gtcvil Schematki I X8 fiBEMSVuairw m y Ccndurtcr Ma(9 2£6。-A卅 Design e w“-y 【口。的?!,1 Wqect Sh

15、iuliM C0on» Ww HdpQ 型&S ®1ffln 匍書*：JS) TirEfln 型 Uq« jg網(wǎng)/ a0G22IB的網(wǎng)b：t e ® Gg 3aRfqn 圖什jg酸 3D2EG jgncqr 到 RLE8 g到才8憫1 0 Optirixvr Gah ROTlRI240.2g 0.995553b-2.151591g 0.902086b -0.493328314.6g 0.855439b 0.467948322.7 g 0.855458 b 1.98948431.5g 2.07025e-005b 1.520663*pNTi口G

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18、點，通過yl點導(dǎo)納值減去vl'點導(dǎo)納值取得第一個枝節(jié)的阻抗值。 在圖中標(biāo)出該阻抗值點，從開路點向源方向旋轉(zhuǎn)到標(biāo)出的阻抗值點，通過的電長度為第一枝節(jié)的長度。 從yl點沿等反射系數(shù)圓向源方向旋轉(zhuǎn)，交匹配圓于V?'點，1-丫2"的阻抗值為第二技行的阻抗值，在圖中標(biāo)出該阻抗點，從開路點向源方向旋轉(zhuǎn)到該點，通過的電長度為第二枝節(jié)的長度TXLINE2001-MicrostripMicrochipSWplinc|CPW|CPWGrcund|RoundCooxiolSlotlincICoupledMSLineCoupledSUiplincjMaterialPararnetefsCon

19、ductorConductivituDielectric|GaAs二Silver1k一!JDielectricConstant12556.14E7歸/m“ttH不LossTongcrt|o.0005.IIElectricalChaacteristics|Ohms|mmImpedance|75PhisiczlLwnlhnJ118.893Frequency|2WHth|W11.4373|mmEleciricdLength|65PropagationConstant13440.4EffectiveDid.Const.12.0521|deg二J|deg/mBHeight(H)|l|mm|Thickne

20、ss(T)|0.COlmmLoss10.72646|dB/mjJ3.畫出原理圖。93 araject CtHiem * SB Gbb© Otfintiw 口 Oita 外6F? Si Gtcvil SchematkiI) 308 fiBEMSVuairw m y Ccndurtcr Ma SB O/»xQ 型& «pHB G 2 1 ffln 匍書QC JS) TirEfln 型 n«q， jg網(wǎng)/ a0G22 &ja 岷 l e Gg 3Sft£qn 圖什 jg酸 3D2EG jgncqr 到 RLE8 g到才8憫1 0 Op

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22、71;i /El.，慍2324mwi3d«Schemrtic*0加小心teQpowWg*以aE3、令匯之NMsa®口&。I±LdE-mwuB 2小。-AAR 二一NF 【S6 41(3 Me di Gq5、I F*qe<t，tio Wnw MHp原哥(fi曲9 & &A ,做RED的令A(yù)K取得調(diào)諧后矩形圖:33。詞*<*ticm*eSGtobdOffintiw口OitaAr»21$/»en內(nèi)°3iSWGrciilScn«matkin匈叼8S9MSfuOiFM§CcnAxMtMaM

23、qu«*»o6旬GntcCZ弗GT1Migfflfceqn利ThEflAjgncq，到wn”日初6-2到儂03歸I8弗&F3SDftSqcjfflHqn凹*>ES2DiuyfflTKqtNJRC2ts£3Gf4as可岡同1。OpGrixar6mH實驗三微帶多節(jié)阻抗變阻器實驗?zāi)康? .把握微帶多節(jié)阻抗變阻器的工作原理2 .把握微帶多節(jié)阻抗變阻器的設(shè)計和仿真實驗原理變阻器是一種阻抗變換元件，它能夠接于不同數(shù)值的電源內(nèi)阻和負(fù)載電阻之間，將二者起一彼此變換作用取得匹配，以保證最大功率的功率：另外，在微帶電路中，將兩不同特性阻抗的微帶線連接在一路時為了幸免線間

24、反射，也應(yīng)在二者之間加變阻器.單”人/4變阻器是一種簡單而有效的電路，其缺點是頻帶太窄。為了取得較寬的頻帶,常采納多節(jié)阻抗變換器。如以下圖所示，多節(jié)變阻器的每節(jié)電長度均為9：Zo，Z|,Z2'Z“為各節(jié)的特性阻抗，為負(fù)載阻抗,并假設(shè)Zn+l>Zn,Z2>Z1,Zl>ZOo連接處駐波比Pp口2，反射系數(shù)rlar2,其中pi=zi/zi-1ri=(pi-1)/(pi-i+1)在上圖中，變阻器的阻抗由Z0變到Zn+1,對Z0歸一化，即由zO=O變到zn+l=R,R即為阻抗變換比。其中pl,p2.pn+1為相鄰兩傳輸線段連接處的駐波比。依照微波技術(shù)的大體原理，其值等于大的特性

25、阻抗對小的特性阻抗之比。ri,T2,.rn+1那么為連接處的反射系數(shù)，為了使設(shè)計簡單，往往取多行變阻器具有對稱結(jié)構(gòu)，即便變阻器前后對稱位置跳變點的反射系數(shù)相等，ri=rn+i,r2=rn。概念以下公式為變阻器的相對帶寬和中心波長：；0=（力+力）/20n）/2其中人和人別離為頻帶邊界的傳輸線波長，f。為傳輸線中心波長，D為相對帶寬。實驗內(nèi)容設(shè)計仿真等波紋型微帶多節(jié)變阻器。給定指標(biāo)：在2GHZ-6GHz的頻率范圍內(nèi)，阻抗從50歐變成10歐，駐波比不該超過，介質(zhì)基片在此頻率范圍內(nèi)色散效應(yīng)可忽略。實驗步1 .依照給定的指標(biāo)，查表確信微帶變阻器的節(jié)數(shù)。(由于阻抗從50。變成10Q,因此其R=5,中心頻

26、率為4GHz,相對帶寬為D=l,通過查表，查得知足R值和D值，而且駐波比不超過時，能夠確信變阻器的竹數(shù)n=40)2 .查表計算各段線的歸一化特性阻抗。查表能夠取得zl=,z2=，又能夠通過R,計算可得z3=,z4=。各段的實際阻值為上述的歸一化值與10的乘積。)3 .利用txline計算各段實際的物理長度。通過計算能夠得知：Zpo=匕工=1，W=1061mm,L=6,269mmZl=QzW=8.434mm,L=6.342mmZ2=QzW=5.301mm,L=6.518mmZ3=QzW=2.796mm,L=6.793mmZ4=QzW=1.518mm,L=7.051mmZpo”二二50C,W=1.

27、044mm,L=7.193mm4 .依照以上計算的結(jié)果即能夠取得原理圖，原理圖一共由六段微帶線組成，K中的四段是實現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)變器的微帶線，而其余的兩段是實現(xiàn)與端口匹配的微帶線的。5 .繪制原理圖完畢以后，通過添加一個矩形的測量圖，來仿真觀看設(shè)計的阻抗匹配器是不是符合實驗的要求。調(diào)諧電路。在調(diào)諧各階微帶線的長度時，要保證其轉(zhuǎn)變趨勢不變。仿真調(diào)測電路原理圖:B3d”A,*RE*kcrm*C5dMmK<，F(xiàn)*eEd<SchemiticMeProjectSmUite加8$+6EJ0«nZHg如Pro/KtCp也“色jSyiftenDiagram*6 組C“CWernj%厘Stnem

28、atK1ElM$l*uaires®*CcndLKftCfMafMTdi8 與Go*Q劃aRr以”目）QstirixarGmIi、 一 ,1 一L； >4 ,f itii/07 vJ7-ddGoikaCuipgRG9'/Awrdt調(diào)諧后:U。加 右 Pro* Cp&E 國 GbbdO g tiom 口 6M Fl« fel S»*«n DiaotwmQ 切 C»cdi S<>emMic4 Sthemttit 18 SSEMSwctufw 圖 M CcnducOcr Mafter £S O/»X

29、 gX-Q 型& ©*«S) Al X<rs"/ 至 O>tmze< Gwk =|VWd 6oah mO/XMXRr S 'Ardac.uuuq 9rl乙上 1.149O DEZ1.1482O1VW133”。Z,C*,£，c,-Yi?&dtGMU?wRecisirvlwfQ>tW2.HHp音，島國曲窗名&A'與AE3的實驗四微帶功分器實驗?zāi)康? .把握微波網(wǎng)絡(luò)的s參數(shù)2 .熟悉微帶功分器的工作原理及其特點3 .把握微帶功分器的設(shè)計和仿真實驗原理功分器是一種功率分派元件，它是將輸入功率分成相等

30、或不相等的幾路功率，固然也能夠?qū)茁饭β屎铣桑蔀楣β屎铣稍?。在電路中?jīng)常使用到微帶功分器，其大體原理和設(shè)計公式如下：圖表1二路功分器圖1是二路功分器的原理圖。圖中輸入線的特性組抗為Z。，兩路分支線的特性阻抗別離為Zo2和Z03,線長為4/4,4)/4為中心頻率時的帶內(nèi)波長。圖中&，"為負(fù)載阻抗，R為隔離阻抗。對功分器的要求是：兩輸出口2和3的功率按必然比例分派，而且兩口之間彼此隔離,當(dāng)兩口接匹配負(fù)載時，1口無反射C下而依照上述要求，確信Z«2,4)3&2,&及R的計算公式。設(shè)2口、3口的輸出功率別離為，對應(yīng)的電壓為.依照對功分器的要求，那么有：

31、P3=K2P2|V3|2/R3=K21V2|2/R2式中K為比例系數(shù)。為了使在正常工作時，隔離電阻R上不流過電流，那么應(yīng)V3=V2于是得R2=K-R3假設(shè)取R2=KZo那么R3=Zo/K因為分支線長為入川/4,故在1口處的輸入阻抗為：Zin2=Zo22/R2Zin3=Z032/R3為使1口無反射，那么兩分支線在1處的總輸入阻抗應(yīng)等于引出線的Z。，即Y0=l/Z0=R2/Z022+R3/Z032假設(shè)電路無損耗，那么IV1|2/Zin3=k2|V1|2/Zin2式中VI為1口處的電壓因此Zin=K=Z03Zo2=ZO(1+K-)/K3Zo3=Zo(1+K2)K下而確信隔離電阻R的計算式。跨接在端口

32、二、3間的電阻R,是為了取得二、3口之間相互隔離得作用。當(dāng)信號1口輸入,二、3口接負(fù)載電阻時，二、3兩口等電位，故電阻R沒有電流流過，相當(dāng)于R不起作用；而當(dāng)2口或3口得外接負(fù)載不等于R2或R3時，負(fù)載有反射，這時為使二、3兩頭口彼此隔離，R必有確信的值，經(jīng)計算R=Z°(1+K)/K圖1中兩線路帶之間的距離不宜過大，一樣取23帶條寬度。如此可使跨接在兩帶線之間的寄生效應(yīng)盡可能減小。實驗內(nèi)容用VOLTERRA設(shè)計仿真一個微帶功分器，指標(biāo)為中心頻率fo=2GHZ耦合度K=2引出線Zo=50Q介質(zhì)基片h=lmm實驗步驟1.依照指標(biāo)要求用公式計算各阻抗值。1 1%d<PMePvoyeCT

33、58te0x$Mg*IC1X/A一色百曲曲多&以&E3、奪包國KJ 0«in 2.SA Projec? Cptiae 與 Gbbd 0而tiom9 Syiecn DiagfavmS 組 Q" We*mL, H 56Gatk 1 a sfl M $l*uaire(S 5 CcfxlKfCf Mm* ZZU C9jaKo*B 匈 Gr3KQ £3 Graph ttt S+EMM IC ffl Sth«m«tc hC"0 IC 值 Optmsar Gab Eflvwd Goik aCutpuRc O 'A'w

34、rdtZ0=50K=2R2=K*Z0R3=Z0/KZ02=K*K*Z03Z03=Z0*SQRT(1+K*K)/(K*K*K)R=Z0*(1+K*K)/KZ04=SQRT(R2*Z0)r M/n.人h,計算結(jié)果：Z02= Z03=Z04=Z05=R=125 R2=100 R3=25Z05=SQRT(R3*Z0)2 .依照TXL3ZNE得出對應(yīng)的W和LY=21 ,X1=27.144-YX2=25.265-YZ0=50Q,W=2.834nun,L=25.58mmZ02=C,W=0.2117mm,L=27.144mm,Ll=y,L2=xlmmZ03=C,W=3.989mm,L=25.265mm,L3=ymmzL4=x2mmR=125Q,W=0.4484mm,L=8.5023mmR2=100QzR3=25QZ04=C,W=1.6012mm,L=26.073mmZ05=C,W=4.6492mm,L=25.125mm因為要求兩線路帶