浙江大學(xué)-電磁場與電磁波實驗(第一次)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本科實驗報告課程名稱：電磁場與微波實驗姓 名：wzh學(xué) 院：信電學(xué)院專 業(yè)：信息工程學(xué) 號：xxxxxxx指導(dǎo)教師：王子立選課時間：周二下9,10節(jié)2017年6月2日CopyrightAs one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of str

2、uggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life.W z h實驗報告課程名稱：_電磁場與微波實驗_指導(dǎo)老師：_王子立_成績：_實驗名稱：_微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量_實驗類型：_電子電路_同組學(xué)生姓名：_ _一、實驗?zāi)康暮鸵髮嶒炓?微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量1.了解基本傳輸線、微帶線的特性。2熟悉ADS軟件的基本使用方法。3利用ADS軟件進行基本傳輸線和微帶線的電

3、路設(shè)計和仿真。4掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量的方法。實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量1.了解基本傳輸線、微帶線的特性。2熟悉網(wǎng)絡(luò)參量測量，掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本使用方法。實驗三 匹配電路設(shè)計掌握匹配電路設(shè)計的基本原則，學(xué)會用ADS進行電路匹配設(shè)計。二、實驗內(nèi)容和原理實驗一 微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量實驗三 匹配電路設(shè)計3.1基本阻抗匹配理論3.2 廣義阻抗匹配阻抗匹配概念可以推廣到交流電路。,當(dāng)負載阻抗ZL與信號源阻抗Zs共軛時,即ZL=Z*s時,能夠?qū)崿F(xiàn)功率的最大傳輸,稱作共軛匹配或廣義阻抗匹配。 如果負載阻抗不滿足共軛匹配條件,就

4、要在負載和信號源之間加一個阻抗變換網(wǎng)絡(luò)N,將負載阻抗變換為信號源阻抗的共軛,實現(xiàn)阻抗匹配。三、主要儀器設(shè)備1、裝有ADS 軟件的電腦一臺2、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一臺3、微帶電路一套四、操作方法和實驗步驟實驗一 微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量實驗內(nèi)容1用ADS軟件計算微帶電路尺寸，并分別仿真微帶傳輸線負載為短路、開路、匹配、純電抗和復(fù)阻抗情況下的特性。計算及仿真條件如下：（1）工作頻率2.5GHz；（2）特性阻抗50歐姆；（3）微波介質(zhì)基板特性：相對介電常數(shù)4.6，介質(zhì)層厚度0.765mm，銅箔厚度0.035mm(1OZ)，損耗正切0.015；實驗內(nèi)容2用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測量微帶傳輸線電路負載為

5、短路、開路、匹配、純電抗和復(fù)阻抗情況下的特性。實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量實驗內(nèi)容1查閱“2附錄.矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀操作說明.pdf”，了解矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的原理和使用方法。實驗內(nèi)容2用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測量如圖微帶開路傳輸線模塊的反射特性，并引入電阻負、電容和電感負載測量并分析在不同負載情況下的反射特性。實驗三 匹配電路設(shè)計實驗內(nèi)容1設(shè)計L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使Zs=（46-j*124）Ohm信號源與ZL=20+j*100Ohm的負載匹配，頻率為2400MHz.實驗內(nèi)容2設(shè)計微帶單枝短截線線匹配電路，使MAX2660的輸出阻抗Zs=（126-j*459）Ohm與ZL=50Ohm的負載匹

6、配，頻率為900MHz.五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理實驗一 微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量1、負載端短路（SC）（1）ADS中的原理圖和仿真結(jié)果（2）微帶線的設(shè)計圖和仿真結(jié)果（3）分析從原理圖的結(jié)果我們看到，根據(jù) 公式可知當(dāng) 等于零時， 故史密斯圓圖中位于最外圈，2.5GHz處在圓圖的短路點。在2.5GHz的地方由 知 ，此時可以看到 符合預(yù)期。從微帶線仿真結(jié)果來看，由于微帶線選用MLSC，本身存在一定的阻抗，故，且反射系數(shù)園接近于最外圓。2、負載端開路（OC）（1）ADS中的原理圖和仿真結(jié)果（2）微帶線的設(shè)計圖和仿真結(jié)果（3）分析從原理圖的結(jié)果我們看到，根據(jù) 公式可知當(dāng) 時， 故史密斯圓圖中位

7、于最外圈，2.5GHz處在圓圖的斷路點。在2.5GHz的地方由 知 ，此時可以看到 符合預(yù)期。從微帶線仿真結(jié)果來看，由于微帶線選用MLOC，本身存在一定的阻抗，故，且反射系數(shù)園接近于最外圓。3、負載端匹配（1）ADS中的原理圖和仿真結(jié)果（2）微帶線的設(shè)計圖和仿真結(jié)果（3）分析從原理圖的結(jié)果我們看到，根據(jù) 公式可知當(dāng) 時， 故史密斯圓圖中心。由于阻抗匹配，可以看到 ，與仿真結(jié)果符合，由于各種原因，仿真結(jié)果中Zin存在一個波動。從微帶線仿真結(jié)果來看，由于微帶線選用MLIN，本身存在一定的阻抗，故 隨著頻率一直在變化。4、負載端純電抗（1）ADS中的原理圖和仿真結(jié)果（2）微帶線的設(shè)計圖和仿真結(jié)果（3

8、）分析當(dāng) 是純電抗時， 在最外圓上，但是相位角旋轉(zhuǎn)了一個角度。在略大于2.5GHz的地方有一個下降峰。微帶線上同樣可以看到 在最外圓上、相位角旋轉(zhuǎn)了一個角度。但是下降峰在3.0Hz之外。5、負載端復(fù)阻抗（1）ADS中的原理圖和仿真結(jié)果（2）微帶線的設(shè)計圖和仿真結(jié)果（3）分析阻抗圓和dB（Zin）都符合理論預(yù)期。由于微帶線上存在阻抗的原因，可以看到微帶線的峰值略小于原理圖的峰值，且較于原理圖帶寬增加。實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量1、沒有負載的初識情況2、負載端 3、負載端 4、負載端短路5、負載端電感6、負載端電容7、普通天線7.1對數(shù)幅度7.2相位7.3駐波比8、微帶天線8.1

9、對數(shù)幅度8.2相位8.3史密斯圓圖可以從圖中看出微帶天線的工作頻率在2.025GHz-2.505GHz之間。實驗三 匹配電路設(shè)計1、L型負載匹配網(wǎng)絡(luò)（1）Smith 原理圖和ADS電路原理圖（2）S參數(shù)仿真2、微帶單枝匹配（1）Smith 原理圖和ADS電路原理圖（2）構(gòu)建MLIN微帶線（3）S參數(shù)仿真六、實驗結(jié)果與分析實驗一 思考題：1）微帶線的長度為什么選半波長，對應(yīng)的電長度是多少？選擇半波長的微帶線，可以使得 ，阻抗匹配消除微帶線對結(jié)果的干擾。得到的電長度為 2）仿真過程中，為什么掃描的頻率變化時，結(jié)果曲線呈現(xiàn)電抗性？當(dāng)頻率變化（不等于2.5GHz）時，由 知 不再為0，因此 有一個不為

10、零的虛部，微帶線呈點抗性。實驗二 思考題：1）結(jié)果與仿真差異1.負載匹配可以看到在49.5 和51 的圓圖中匹配線十分接近圓心，一方面由于負載并沒有完全匹配，另一方面轉(zhuǎn)接頭的誤差沒有消除。2.電容可以看見圓圖比初始狀態(tài)逆時針旋轉(zhuǎn)大約60度，和期望的90度相比差了30度，我們把這個誤差歸結(jié)為轉(zhuǎn)接頭帶來的誤差。3.電感可以看見圓圖比初始狀態(tài)順時針旋轉(zhuǎn)大約75度，和期望的90度相比差了15度，我們把這個誤差歸結(jié)為轉(zhuǎn)接頭帶來的誤差。4.無電阻可以看見圓圖比初始狀態(tài)逆時針旋轉(zhuǎn)大約150度，和期望的180度相比差了30度，我們把這個誤差歸結(jié)為轉(zhuǎn)接頭帶來的誤差。2）什么是S參數(shù)？S參數(shù)，也就是散射參數(shù)。是微波傳輸中的一個重要參數(shù)。S12為反向傳輸系數(shù)，也就是隔離。S21為正向傳輸系數(shù)，也就是增益。S11為輸入反射系數(shù)，也就是輸入回波損耗，S22為輸出反射系數(shù)，也就是輸出回波損耗。3）如果不校準(zhǔn)，直接接入射頻電纜和電路模塊測量會對結(jié)果有什么影響？電纜的阻抗會對最終結(jié)果造成很大影響，導(dǎo)致最終圓圖不準(zhǔn)確。3）分析天線的駐波比特性曲線?？梢钥磳?shù)幅頻曲線，駐波比指駐波波腹電壓與波谷電壓幅度之比，看對數(shù)幅頻曲線的上下最值，其相減后的值即是 4）如何測量轉(zhuǎn)接頭對測試曲線的影響。可以用完全匹配的阻抗進行測試，校準(zhǔn)后矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上距離圓心的距離就是轉(zhuǎn)接頭產(chǎn)生的誤差。七、