微波仿真课12.docx

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微波仿真课12

北京邮电大学

微波仿真实验报告

微波仿真课（1-2）

FR4基片：

介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02

1．Linecal的使用

a）计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度

图1.150欧姆微带线的计算

b）计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽度与接地板之间的距离）

图1.250欧姆共面波导的计算

2．了解ADSSchematic的使用和设置

在老师的指导下，熟悉了各个功能的基本用法，添加器件，进行仿真等简单的功能都能够自己完成。

3．

分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

1理想传输线

图3.150欧姆理想传输线仿真电路

图3.250欧姆理想传输线特性

2微带传输线

图3.350欧姆微带传输线仿真电路

图3.450欧姆为微带传输线特性

4．分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

1理想传输线

图4.150欧姆四分之波长理想传输线仿真电路

图4.250欧姆四分之波长理想传输线特性曲线

2微带传输线

图4.350欧姆四分之波长微带线仿真电路

图4.450欧姆四分之波长微带线特性曲线

5．分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆二分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

1理想传输线二分之波长开路线特性

图5.1计算二分之波长开路理想传输线参数

图5.2二分之波长开路理想传输线仿真电路

图5.3二分之波长开路理想传输线特性曲线

2微带传输线二分之波长开路线特性

图5.4二分之波长微带线仿真电路

图5.5二分之波长微带线开路特性曲线

6．分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆二分之波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

1二分之波长理想传输线短路

图6.1二分之波长理想传输线短路仿真电路

图6.2二分之波长理想传输线短路特性曲线

2二分之波长微带线短路

图6.3二分之波长短路微带线仿真电路

图6.4二分之波长短路微带线特性曲线

7．用一段理想四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz。

图7.1四分之一波长变换器匹配电路

图7.2匹配后的特性曲线

图7.3-20dB带宽特性

8．用一段FR4基片上四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz，分析7和8结果。

图8.1四分之波长阻抗变换器

图8.2匹配电路

图8.3匹配后特性曲线

图8.4-20dB带宽特性曲线

微带线上的-20dB带宽为145MHz，理想传输线上的-20dB带宽为145MHz左右，两者相差并不大。

9．设计一个3节二项式匹配变换器，用于匹配10欧姆到50欧姆的传输线，中心频率是1GHz，该电路在FR4基片上用微带线实现，设计这个匹配变换器并计算

的带宽，给出回波损耗和插入损耗与频率的关系曲线。

根据公式计算得到三节二项式变换器的三段阻抗分别为

Z1=40.88827Ω，Z2=22.3607Ω，Z3=12.228457Ω

然后使用Lincal计算各节微带线的长宽

W1=4.20500mmL1=40.4015mm

W2=9.65335mmL2=38.8275mm

W3=19.9648mmL3=37.6388mm

图9.1设计的三节二项式匹配变换器

图9.2得到的各特性曲线

10．例题9，若用3节切比雪夫匹配变换器实现，比较同样情况下的带宽，回波损耗和插入损耗与频率的关系曲线。

经过计算得到三节变换器的阻抗：

Z1=36.6503ΩZ2=22.36100ΩZ3=13.645700Ω

使用Lincal计算各节的长宽：

W1=4.94837mmL1=40.0910mm

W2=9.65318mmL2=38.8276mm

W3=17.5771mmL3=37.8241mm

图10.1三节切比雪夫变换器匹配

图10.2得到的各特性曲线

11．导出S参数数据，比较7-10题的-20dB带宽特性。

NO.7中-20dB带宽为：

1080-935=145（MHz）

NO.8中-20dB带宽为：

1080-935=145（MHz）

NO.9中-20dB带宽为：

1330-670=660（MHz）

NO.10中-20dB带宽为：

1470-540=930（MHz）

12．对于一个负载阻抗ZL=60-j80欧姆，利用SmithChartUtility功能，分别设计并联短路单枝节和并联开路单枝节匹配，并将SmithChartUtility给出的匹配结果在Schematic中仿真，给出1-3GHz的回波损耗与频率的关系曲线，并给出

的带宽。

图12.1并联短路单枝节匹配电路

图12.2SmithChartUtility匹配

图12.3S11关系曲线

图12.4实际匹配电路

图12.5并联开路单枝节匹配电路

图12.6SmithChartUtility匹配

图12.7S11关系曲线

图12.8实际匹配电路

13．并联双枝节匹配电路，并联双枝节为开路，枝节之间相距λ/8，中心工作频率为2GHz,利用理想传输线，给出1-3GHz的回波损耗与频率的关系曲线，并给出

的带宽。

图13.1设计匹配电路

图13.2SmithChartUtility匹配

图13.3关系曲线

图13.4实际匹配电路