微波仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告北郵

1、微波仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：班內(nèi)序號(hào)：指導(dǎo)老師：FR4基片：介電常數(shù)為4.4,厚度為1.6mm，損耗角正切為0.02第一次課作業(yè)1 了解ADS Schematic的使用和設(shè)置2 在Schematic里，分別仿真理想電容20pF和理想電感5nH，仿真頻率為（1Hz-100GHz），觀察仿真結(jié)果，并分析原因。3 Linecalc的使用a) 計(jì)算中心頻率1GHz時(shí)，F(xiàn)R4基片的50微帶線的寬度b) 計(jì)算中心頻率1GHz時(shí)，F(xiàn)R4基片的50共面波導(dǎo)（CPW）的橫截面尺寸（中心信號(hào)線寬度與接地板之間的距離）4 基于FR4基板，仿真一段特性阻抗為50四分之一波長(zhǎng)開(kāi)路CPW線的性能參數(shù)，中心

2、工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分析原因。5 基于FR4基板，仿真一段特性阻抗為50四分之一波長(zhǎng)開(kāi)路CPW線的性能參數(shù)，中心工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。分析：有仿真結(jié)果可以看出，四分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線具有“開(kāi)路變短路”的作用。6 分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50四分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗

3、，分析變化原因。擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線。l 理想傳輸線l 微帶線7 分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50四分之一波長(zhǎng)短路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線變化原因。l 理想傳輸線l 微帶線分析：四分之一波長(zhǎng)短路線具有“短路變開(kāi)路”的作用。綜上可知：四分之一波長(zhǎng)傳輸線具有“阻抗倒置”的作用。8 分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50二分之一波長(zhǎng)

4、開(kāi)路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線變化原因。l 理想傳輸線l 微帶線分析：二分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線阻抗不變，所以開(kāi)路經(jīng)阻抗變換后還是開(kāi)路。9 分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50二分之一波長(zhǎng)短路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線變化原因。

5、l 理想傳輸線l 微帶線分析：二分之一波長(zhǎng)短路線阻抗不變，所以所以短路經(jīng)阻抗變換后還是短路。綜上可知：二分之一波長(zhǎng)傳輸線具有“阻抗還原”的作用。第二次作業(yè)1. 用一段理想四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器匹配10歐姆到50歐姆，仿真S參數(shù)，給出-20dB帶寬特性，工作頻率為1GHz。帶寬 B=m1-m2=200.0 MHz2. 用一段FR4基片上四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器匹配10歐姆到50歐姆，仿真S參數(shù)，給出-20dB帶寬特性，工作頻率為1GHz，比較分析題1和題2的結(jié)果。帶寬B=m2-m1=200.0 MHz3. 設(shè)計(jì)一個(gè)3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器，用于匹配10歐姆到50歐姆的傳輸線，中心頻率是1GHz，該電路

6、在FR4基片上用微帶線實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)這個(gè)匹配變換器并計(jì)算的帶寬，給出回波損耗和插入損耗與頻率的關(guān)系曲線，比較分析題2和題3的結(jié)果。S(1,1)表示回波損耗，S（2,1）表示插入損耗。帶寬B=1.000 GHz4. 題3中，若用3節(jié)切比雪夫匹配變換器實(shí)現(xiàn)，比較同樣情況下的帶寬，回波損耗和插入損耗與頻率的關(guān)系曲線，比較分析題3和題4結(jié)果。分析：相對(duì)3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器,3節(jié)切比雪夫匹配變換器的帶寬顯著增加，且回波損耗具有等波紋特性，插入損耗兩者差別不大。5. 對(duì)于一個(gè)負(fù)載阻抗ZL=60-j80歐姆，利用Smith Chart Utility功能，分別設(shè)計(jì)并聯(lián)短路單枝節(jié)和并聯(lián)開(kāi)路單枝節(jié)匹配，并將Smit

7、h Chart Utility給出的匹配結(jié)果在Schematic中仿真，給出1-3GHz的回波損耗與頻率的關(guān)系曲線，并給出的帶寬。l 并聯(lián)短路單枝節(jié)帶寬B=m3-m1=200 MHzl 并聯(lián)開(kāi)路單枝節(jié)帶寬B=m3-m1=200 MHz6. 并聯(lián)雙枝節(jié)匹配電路，并聯(lián)雙枝節(jié)為開(kāi)路，枝節(jié)之間相距/8，中心工作頻率為2GHz,利用理想傳輸線，給出1-3GHz的回波損耗與頻率的關(guān)系曲線，并給出的帶寬。帶寬B=m3-m1=40 MHz第三次課作業(yè)Momentum1. 在FR4基板上分別仿真四分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線，四分之一波長(zhǎng)短路線，二分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線和二分之一波長(zhǎng)短路線，中心工作頻率為1GHz， 并與Sche

8、matic仿真結(jié)果比較。仿真的頻率: 0-3GHz.l 四分之一開(kāi)路l 二分之一短路l 二分之一開(kāi)路2. 針對(duì)第1題，改變仿真的頻率為: 0-40GHz，觀察上述傳輸線的性能變化并分析原因l 四分之一波長(zhǎng)短路線:l 四分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線：l 二分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線：l 二分之一波長(zhǎng)短路線：分析：當(dāng)仿真頻率逐漸增大到40GHz時(shí)，傳輸線上的電壓、電流幅度與相位相差很大，就必須考慮分布參數(shù)效應(yīng)。3. 在Momentum 里，仿真一個(gè)大小為40mm*45mm端接3mm*1mm的負(fù)載（頻率:0.5-2.5GHz），結(jié)構(gòu)如下：45mm40mm3mm1mm求出f=1.6GHz的阻抗值，并在該頻率下針對(duì)該負(fù)載分別

9、設(shè)計(jì)并聯(lián)開(kāi)路單枝節(jié)和并聯(lián)短路單枝節(jié)匹配到50（如果中心頻率出現(xiàn)偏移，試看能否通過(guò)調(diào)整傳輸線尺寸，將其性能調(diào)回1.6GHz），觀察仿真結(jié)果，分析帶寬性能。l 并聯(lián)開(kāi)路單枝節(jié)l 并聯(lián)短路單枝節(jié)4. 用3題中的負(fù)載，在掃描的頻率范圍內(nèi)，找出虛部為0的頻率點(diǎn)，并在該頻率點(diǎn)用四分之一阻抗變換器實(shí)現(xiàn)匹配，并觀察和分析仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：本次微波仿真實(shí)驗(yàn)我收獲提高了很多，它是對(duì)理論計(jì)算的一種很好補(bǔ)充，從實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能很明確地體會(huì)到，理論計(jì)算結(jié)果往往不是最佳結(jié)論，例如多節(jié)阻抗變換器理論計(jì)算值在帶寬范圍內(nèi)并非等波紋波動(dòng)，理論計(jì)算之后的值還不能直接應(yīng)用到電路中，此時(shí)仿真就起到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的作用。仿真由于采用了更加精準(zhǔn)的計(jì)算，考慮了實(shí)際器件的傳輸特性，其利用的主要參數(shù)實(shí)際就是廠商提供的實(shí)際測(cè)試的散射矩陣值，因而比理論計(jì)算的誤差會(huì)小，但仿真不能替代實(shí)際電路，仿真對(duì)分布參數(shù)的模擬是不完備的，因而其精準(zhǔn)度還有待實(shí)際工程的檢驗(yàn)。微帶分支線匹配器的設(shè)計(jì)加深了我對(duì)Smith圓圖的理解，更加體會(huì)到圓圖不僅是理論計(jì)算中強(qiáng)大而快捷的工具，也是仿真中必不可少的輔助。實(shí)驗(yàn)中難點(diǎn)在于如何利用方程繪制各種圓和標(biāo)注阻抗點(diǎn)。多節(jié)阻抗變換器是一種優(yōu)點(diǎn)明顯的變換器，仿真結(jié)果讓我對(duì)切比雪夫變換的等波紋性有了更直觀的理解。我深深體會(huì)到，只有理解了設(shè)計(jì)的原理才能減少設(shè)計(jì)中的