實驗四,阻抗匹配技術(shù)軟件仿真123

1、實驗四 阻抗匹配技術(shù)軟件仿真 一，實驗?zāi)康?、 了解阻抗調(diào)配原理及調(diào)配方法2、 熟悉單枝節(jié)匹配器的匹配原理3、 了解微帶線的工作原理和實際應(yīng)用4、 掌握Smith圖解法設(shè)計微帶線匹配網(wǎng)絡(luò)5、 通過枝節(jié)匹配的軟件仿真理解螺釘調(diào)配器工作原理2、 實驗原理 隨著工作頻率的提高及相應(yīng)波長的減小，分立元件的寄生參數(shù)效應(yīng)就變得更加明顯，當(dāng)波長變得明顯小于典型的電路元件長度時，分布參數(shù)元件替代分立元件而得到廣泛應(yīng)用，因此，再頻率提高時，在負載和傳輸線之間并聯(lián)或串聯(lián)分支短截線，代替分立的電抗元件，實現(xiàn)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。 枝節(jié)匹配器分單枝節(jié)、雙枝節(jié)和三枝節(jié)匹配。這類匹配器時再主傳輸線上并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娂{，用附加的反射來

2、抵消主傳輸線上原來的反射波，已到達匹配的目的。此電納元件常用一終端短路或開路段構(gòu)成。 下圖為單枝節(jié)匹配器，其ZL為任意負載，假定主傳輸線和分支線的特性阻抗都是Z0，d為從負載到分支線所在位置的距離，Y和Z分別為在枝節(jié)處像負載方向看入的主線導(dǎo)納和阻抗。單枝節(jié)調(diào)諧時，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。匹配的基本思想時選擇d，使其在距離負載d處向主線看去的導(dǎo)納時Y+jB形式。然后，此短截線的電納選擇為jB，根據(jù)該電納值確認分支短截線的長度，這樣就達到匹配條件。 Z0 d ZL Zin 單螺調(diào)配器即在波導(dǎo)寬屏伸入一個金屬螺釘，螺釘?shù)淖饔檬且胍粋€并聯(lián)在傳輸線上的適當(dāng)大小的電納，

3、當(dāng)螺釘伸入的較少時，相當(dāng)于在波導(dǎo)傳輸線上并聯(lián)一個正的容性電納，他的大小隨著深度的增加而增加，當(dāng)深度達到諧振時，電納將增加到無窮大，繼續(xù)增加深度，電納值由正變負，呈感性。借助于導(dǎo)納圓圖很方便的求出螺釘?shù)目v向位置l和電納jb值，由此可以看出，通過枝節(jié)匹配器的軟件仿真有助于深入理解螺釘調(diào)配器的工作原理。3、 實驗內(nèi)容4、用軟件仿真單枝節(jié)匹配過程。假設(shè)：輸入阻抗 Zin=75歐姆 負載阻抗 Zl=（64+j35）歐姆 特性阻抗 Z0=75歐姆 介質(zhì)基片 Er=2.55，H=1mm假定負載在2GHz時實現(xiàn)匹配，利用圖解法設(shè)計微帶線單枝節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)。畫出幾種可能的電路圖并且比較輸入端反射系數(shù)幅度從1.8GH

4、z至2.2GHz的變化。5、 實驗步驟1）建立新項目，確定項目頻率2）將歸一化輸入阻抗和負載阻抗所在位置分別標在Y-Smith導(dǎo)納圓圖上歸一化負載阻抗歸一化輸入阻抗設(shè)計并聯(lián)短路單枝節(jié)：1,利用Smith Chart Utility分析2, 選擇Tools下的Smith Chart即可打開Smith Chart Utility： a. 分別輸入輸入阻抗和負載阻抗的值，再進行并聯(lián)短路單枝節(jié)匹配：電長度電長度2、 得到電長度后，計算微帶線尺寸： 把從b中得到的微帶線尺寸即value中的數(shù)據(jù)輸入E_Eff再設(shè)置 輸入阻抗 Zin=75歐姆 負載阻抗 Zl=（64+j35）歐姆 特性阻抗 Z0=75歐姆

5、 介質(zhì)基片 Er=2.55，H=1mm設(shè)置完了點擊向上的箭頭即可得到下面的數(shù)據(jù)。微帶線尺寸微帶線尺寸3、 Schematic中仿真,仿真電路如下.從下圖右上角選擇要用的儀器4、 在頻率范圍為0-2GHZ仿真，得到S1，1-f 圖.畫好3圖中的圖后，再點擊得到再點擊上圖中的圖標再選擇s（1,1）和頻率f即可，最后選擇ok5、觀察到輸入端反射系數(shù)幅度從1.8GHz-2.2GHz的變化.由反射系數(shù)幅度圖看出，反射系數(shù)在2.02GHz附近為0，實現(xiàn)匹配，由于仿真使用的是微帶線，所以存在一定誤差，在允許范圍內(nèi)。設(shè)計并聯(lián)開路單枝節(jié)：1、 利用Smith Chart Utility分析電長度電長度2、 得到

6、電長度后，計算微帶線尺寸：把從b中得到的微帶線尺寸即value中的數(shù)據(jù)輸入E_Eff再設(shè)置 輸入阻抗 Zin=75歐姆 負載阻抗 Zl=（64+j35）歐姆 特性阻抗 Z0=75歐姆 介質(zhì)基片 Er=2.55，H=1mm設(shè)置完了點擊向上的箭頭即可得到下面的數(shù)據(jù)微帶線尺寸微帶線尺寸3、 在Schematic 中仿真，仿真電路如下：4、 在頻率范圍為0-2GHZ仿真，得到S1,1-f 圖.畫好3圖中的圖后，再點擊得到再點擊上圖中的圖標再選擇s（1,1）和頻率f即可，最后選擇ok5、 觀察輸入端反射系數(shù)幅度從1.8GHz-2.2GHz的變化：重復(fù)4中的步驟即可得到下圖。由反射系數(shù)幅度圖看出，反射系數(shù)在2.02GHz附近為0，實現(xiàn)匹配，由于仿真使用的是微帶線，所以存在一定誤差，在允許范圍內(nèi)。五，實驗總結(jié)此次實驗由于上個學(xué)期沒有做過微波實驗，ADS軟件也沒有安裝，ADS軟件也不會是使用，一切從零開始，所以在做本次實驗時遇到極大的困難，首先軟件的破解十分的坑爹，首先安裝了2011-01根據(jù)網(wǎng)上給的破解方法破解，結(jié)果破解失敗，軟件無法使用，由于配置的問題，浪費了很多時間，后來安裝了2009版本