07通信 微波实验一.docx

1、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winsmithWINSMITH.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:Impedance Gri

2、d和Admittance Grid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

3、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, Load X 设置为30欧，50欧，记录轨迹变化。Load X 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，Load R依次设为20欧，50欧，300欧,轨迹如何变化？轨

4、迹叫什么名称？如果负载阻抗设为，Load R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

5、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Z

6、1=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

7、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