07通信 微波实验一.docx

07通信 微波实验一.docx

《07通信 微波实验一.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《07通信 微波实验一.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

07通信微波实验一

实验一:

Winsmith使用及阻抗匹配研究

实验目的:

*熟悉电子板Smith园图的设置使用

*了解Smith园图特征点、线、圆的含义

*了解元件串并连接入对圆图轨迹变化的影响（射频操）

短路线、开路线线长度变化在Smith园图上的轨迹变化。

接入1/4波长阻抗变换线的轨迹变化

*了解实现阻抗匹配的各种方式

工具：

Winsmith圆图

实验步骤：

一：

SMITH园图的轨迹研究

（1）双击运行Winsmith，了解界面及设置

阅读资料|\微波实验一\winsmith\WINSMITH.PDF文档

了解控件的作用，光标读数的含义，菜单选项的作用

Options选择:

ImpedanceGrid和AdmittanceGrid同时显示阻抗曲线和导纳曲线,扫描频率均设为100，采样点设为1。

负载阻抗设为

其他保持默认值，意味着端口匹配,圆图轨迹位于匹配原点。

问题1：

串入电感50nH，记录观察轨迹的变化

串入电容50PF，记录观察轨迹的变化

串入电阻50欧，记录观察轨迹的变化

并入电感50nH，记录观察轨迹的变化

并入电容50PF，记录观察轨迹的变化

并入电阻50欧，记录记录观察轨迹的变化

画出串电感、电容/并电感、电容的所谓射频操的图形

.

问题:

1：

那根线是纯电阻线，为什么匹配原点（1，0）~开路点

正实轴的归一化电阻值读数又是驻波比。

为什么短路点

~匹配原点（1，0）处的读数既是归一化电阻值又是行波系数

2：

那个圆称为阻抗匹配圆，串联电感增加是什么轨迹，串联电容增加是什么轨迹，为什么上半部分称为感性区，下半部分称为容性区。

3：

那个圆称为导纳匹配圆（用于并联结构），并联电感是什么轨迹，并联电容是什么轨迹。

思考：

如果负载设为

，则串电感、电容应沿什么轨迹变化，并电感、电容应沿什么轨迹变化，这些轨迹有什么名称？

（2）负载阻抗设为

轨迹位于短路点,LoadX设置为30欧，50欧，记录轨迹变化。

LoadX设置为-30欧，-50欧，记录轨迹变化。

问题：

4：

那个圆称为纯电抗圆，电感增加是什么方向，电容增加是什么方向？

（3）负载阻抗设为

，LoadR依次设为20欧，50欧，300欧,轨迹如何变化？

轨迹叫什么名称？

如果负载阻抗设为

，LoadR依次设为20欧，50欧，300欧，轨迹有如何变化？

轨迹叫什么名称？

（4）负载阻抗设为

位于短路点，串接阻抗为50欧，电长度为deg=90，频率=100的传输线

轨迹如上图所示：

说明

1：

的传输线轨迹变化半圈，短路变为开路（同理

的开路线也为短路）

2：

短路线电长度《90时是电感的性质，》90是电容的性质。

同理开路线电长度《90时是电容的性质，》90是电感性质，短路、开路线可以实现分布参数的电抗元件（如构成滤波电路）

3：

长度一定的短路线，频率增加时，轨迹将在纯电抗圆上顺时针变化，电抗的性质也变化，如果用短路线实现的滤波电路，频率改变时其滤波的特性也会改变

（5）负载阻抗设为

，负载处的反射系数是多少（G=？

）

串接特性阻抗为50欧，频率=100的传输线如图所示

问题：

1：

电长度增加时，轨迹沿什么规律变化？

轨迹上的反射系数有什么特点？

2：

WINSmith园图软件中那端为信号源，那端为负载端？

问题归纳：

1：

何为匹配原点，短路点、开路点、纯电抗圆、阻抗匹配圆、导纳匹配圆、等电阻圆、等导纳圆、等电抗圆，等反射系数圆，电感区，电容区。

2：

记住主要的轨迹变化规律。

（1）基于Smith圆图的阻抗匹配

目标：

轨迹移动交于实轴，通过1/4阻抗变换回到匹配点。

或者轨迹移动交于阻抗匹配园+串联器件回匹配点，

或者轨迹移动交于导纳匹配园+并联器件回匹配点

如特性阻抗Z0=50欧，负载阻抗Z1=100+i50欧

以如下各种方式实现匹配

注意：

串接的传输线频率均设为100M，扫描的上、下限频率均设为100M

阻抗匹配的思路：

利用各种轨迹的变化规律，将轨迹引导回匹配原点，有多种实现方式。

*串联电容+1/4波长传输线（频率为100）变换

说明串联电容值=？

1/4波长变换的特性阻抗Z01=？

*串联50欧传输线（获得实轴交点）+1/4波长变换线

实验确定串联传输线的线长值=？

1/4波长变换的特性阻抗Z01=？

另一种结果如下：

实验确定串联传输线的线长值=？

1/4波长变换的特性阻抗Z01=？

*T型网络的电容、电感串并联方式（此时应先并再串，为什么？

）

实验确定具体的电路结构及参数，另一种可能的方式是什么？

*∏型网络的匹配实现方式

实验确定具体的电路结构参数，说明调整的关键步骤

*单支节并联短路支架匹配

实验确定两条传输线的电长度（同为50欧），说明调整的关键步骤

*双支节并联短路支架匹配

传输线TL4电长度=20，TL2电长度=45，固定不变，负载变化时调整TL1、TL3长度来实现匹配，此时负载=100+i50，调整匹配后TL3电长度=67，TL1电长度=30.4。

如果负载变为=150+i50，则重新调整匹配后TL3电长度=73.7，TL1电长度=25.1。

如果负载变为=100+i150，调整匹配后TL3电长度=112.3，TL1电长度=46.4。

仍基本实现匹配.。

（2）根据对园图轨迹的认识，说明如下匹配的实现方式

（a）

（b）

（c）

（d）

说明这四种结果的实现电路结构