實驗一匹配電路設(shè)計實驗

1、匹配電路設(shè)計實驗（包含3個實驗內(nèi)容）一一 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?學(xué)習(xí)RF匹配電路設(shè)計原理、Smith Chart Utility Tool及LineCal工具，分別使用分立電容電感元件、微帶單枝干短截線和微帶雙枝干短截線設(shè)計匹配電路，了解不同匹配電路的應(yīng)用場合，理解匹配原理及熟悉設(shè)計流程。二二 實驗內(nèi)容及參數(shù)要求實驗內(nèi)容及參數(shù)要求1 使用分立電容電感元件設(shè)計匹配電路設(shè)計L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，ZS=50-2位班級數(shù)字-j*（2位學(xué)號), ZL=100-2位班級數(shù)字-j*(10+2位學(xué)號)例如：15班15號同學(xué)，ZS=35-j*15，ZL=85-j*25工作頻率為30+ 2位班級數(shù)字+ 2位學(xué)號，單位為M

2、hz。上例中頻率為30+15+15=60Mhz二二 實驗內(nèi)容及參數(shù)要求實驗內(nèi)容及參數(shù)要求2 微帶單枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶單枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真設(shè)計微帶單枝短截線匹配電路并進行仿真，ZS=55-2位班級數(shù)字+j*（2位學(xué)號), Zin=55-2位班級數(shù)字-j*（2位學(xué)號)，與ZS共軛匹配；ZL=30+2位班級數(shù)字-j*(30+2位學(xué)號)例如：15班15號同學(xué)，ZS=40+j*15， Zin=40-j*15，ZL=45-j*45工作頻率為1500+ 2位班級數(shù)字+ 2位學(xué)號，單位為Mhz。上例中頻率為1500+15+15=1530Mhz二二 實驗內(nèi)容及參數(shù)要求實驗內(nèi)容及參數(shù)要求3 微

3、帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真設(shè)計微帶雙枝短截線匹配電路并進行仿真，頻率設(shè)置同單枝短截線。單枝短截線。ZS=50歐姆, 特性阻抗為50歐姆，Zin=50歐姆，與ZS共軛匹配；ZL=30+2位班級數(shù)字-j*(30+2位學(xué)號)例如：15班15號同學(xué)，ZS=50， Zin=50，ZL=45-j*45工作頻率為1500+ 2位班級數(shù)字+ 2位學(xué)號，單位為Mhz。上例中頻率為1500+15+15=1530Mhz三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求1使用分立電容電感元件設(shè)計匹配電路（1）建立原理圖，Term控件在Simulation-S_Param元器件面板中（2）按

4、實驗內(nèi)容中的參數(shù)修改輸入輸出阻抗（3）在元器件面板列表中選擇Smith Chart Matching 單擊其圖標，在原理圖中加入DA_ SmithChartMatching 控件，要注意控件方向要注意控件方向。（4）在原來圖中加入S-PARAMETERS控件，設(shè)置頻率范圍，若頻率為60Mhz，可以設(shè)為1100Mhz，步長為1Mhz。（5）雙擊DA_ SmithChartMatching 控件，設(shè)置以下參數(shù)：Fp=計算出的結(jié)果,SourceType=Complex Impedance,SourceEnable=True,Zg=算得的數(shù),SourceImType=Source Impedance,

5、LoadType=Complex Impedance,Load=Enable=True,ZL=算得的數(shù),其他參數(shù)默認。（6）菜單命令中點Tools中的Smith Chart，彈出SmartComponernt Sync對話框，選Update SmartComponent from simth Chart Unility選項，單擊OK，彈出Smich Chart Utility窗口，設(shè)置其Freq為自己需要的頻率值，Z0=50Ohms不動。三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求1使用分立電容電感元件設(shè)計匹配電路（7）菜單命令中點Tools中的Smith Chart，彈出SmartCompon

6、ernt Sync對話框，選Update SmartComponent from simth Chart Unility選項，單擊OK，彈出Smich Chart Utility窗口，設(shè)置其Freq為自己需要的頻率值，Z0=50Ohms不動。（8）單擊Define Source/Load Network Terminations 按鈕，彈出Network Terminiations對話框，可以修改阻抗。（9）把Enable Source Termination和Enable Load Termination的選項勾上，點Apply 可以自動設(shè)置所需阻抗。（10）在Smich Chart Uti

7、lity窗口的Network Schematic中加入并聯(lián)電容，再加入串聯(lián)電感，注意調(diào)整動點位置，使得阻抗達到匹配。（11）在Smich Chart Utility窗口，單擊Build ADS Circuit按鈕，生成響應(yīng)電路。單擊圖標可以查看匹配電路。（12）按F7可以進行仿真，要求得到S11,S22,S12,S21四個圖，并在自己的對應(yīng)頻率及頻率點加減10Mhz位置打上Mark，S11對應(yīng)頻率位置應(yīng)該小于-50dB，若不滿足，若不滿足，重新調(diào)整電路。重新調(diào)整電路。三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求1 使用分立電容電感元件設(shè)計匹配電路使用分立電容電感元件設(shè)計匹配電路（13） Simt

8、h Chart Unility 中有個按鈕(auto 2Element Match),單擊后，通過選擇網(wǎng)絡(luò)后單擊Build ADS Circuit按鈕自動生成匹配電路。其查看電路及仿真同（10）和（11），同學(xué)可以進行結(jié)果對比。（14）注意，電容電感匹配電路的形式可以有多種，同學(xué)可以進行設(shè)計仿真，并進行結(jié)果對比。（15）本實驗基本要求為按照要求的頻率和阻抗設(shè)計出匹配電路，S11在中心頻率處滿足小于-50dB，S21在中心頻率處大于-0.001dB，即在0到-0.001dB之間。各種對比為擴展要求。使用分立電容電感元件設(shè)計匹配電路仿真結(jié)果示例使用分立電容電感元件設(shè)計匹配電路仿真結(jié)果示例三三 實驗

9、過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求2 微帶單枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶單枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真（1） 使用ADS2008新建一個工程，出現(xiàn)原理圖窗口，進行原理圖命名保存。（2）面板列表選Passive Circuit DG Matching，原理圖中加入MSUB和SSMatch，菜單Insert中選Template，出現(xiàn)對話框后選S_Params，點OK按鈕，在原理圖中插入S參數(shù)仿真模塊，連接原理圖。（3）雙擊DA_SSMatch MLin Smatching元件，設(shè)置中心頻率F，輸入阻抗Zin，負載阻抗Zload。注意每位同學(xué)要按二中的要求進行參數(shù)設(shè)置。（4）設(shè)置Term1阻抗為源阻抗

10、，Term2阻抗為負載阻抗。S參數(shù)掃描范圍設(shè)置為12GHz，步長為0.001GHz（5）菜單命令DesignGuide中Passive Circuit，彈出Passive Circuit對話框，雙擊Microstrip Control Window 項打開Passive Circuit DesignGuide對話框。在Smartcomponent下拉列表中選擇DA_SSMatch1，再單擊Design按鈕，等進度為100%后，關(guān)閉Passive Circuit DesignGuide對話框返回原理圖設(shè)計窗口。（6）可以查看生成的子電路，若不能查看，檢查前面過程是否正確三三 實驗過程及結(jié)果要求實

11、驗過程及結(jié)果要求2微帶單枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶單枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真（7）對原理圖進行仿真，會出現(xiàn)S11-S22四個圖，分別打上MARK，查看所設(shè)頻率點的指標。要求S11和S22在所設(shè)頻率處值很小，阻抗趨近Z0，S12和S21在所設(shè)頻率處值趨近于零，注意，注意，MARK框里的頻率值可以修改的框里的頻率值可以修改的。（8）本實驗基本要求為按照要求的頻率和阻抗設(shè)計出匹配電路，得出仿真結(jié)果，要求S21滿足大于-0.05dB。還可以通過在Smith圓圖工具里面添加微帶線的方法進行匹配，得出的微帶線為理想微帶線，需要換算成物理微帶線長度，此種方法學(xué)生可以選做。微帶單枝短截線匹配電路微帶單枝

12、短截線匹配電路仿真結(jié)果示例仿真結(jié)果示例三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求3微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真（一）建立工程，保存工程，設(shè)計原理圖。（1）InsertTemplate，打開Insert Template對話框，選 S-Params，單擊OK，在面板列表中選Smith Chart Matching，在其面板中單擊Smith原圖控件，原理圖器件連線。（2）Term1為源阻抗，Term2為負載阻抗，修改其阻抗參數(shù)。將S參數(shù)掃描范圍設(shè)置為02GHz，步長為0.001GHz。（3）在原理圖設(shè)計窗口，菜單ToolsSmith Chart ，彈出Smart

13、Component Sync 對話框，選擇Update SmartComponent from simth Chart Utility選項后，單擊OK，彈出Smith Chart Utility對話框。（4）在右下角的Network Schematic窗口中，選中Zs*，將Value設(shè)置為50歐姆，再選擇負載ZL，將Value設(shè)置為所需的值。在左上方的Freq文本框中將中心頻率設(shè)置為所需的頻率。三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求3微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真（一）建立工程，保存工程，設(shè)計原理圖。（5） 在Simth Chart Utility窗口左上

14、的Palette中選傳輸線 ，設(shè)置其Value 為135Deg，即3/8，再選短路線 ，依從進行選取添加，注意傳輸線的Value為45Deg，135Deg，225Deg，不能取其他值。短路線值可以調(diào)整，可以在文本框內(nèi)修改，也可以在原圖里面移動調(diào)整。（6）完成匹配后，單擊Buildin ADS Circuit（原圖下方）。返回原理圖，可以點 進行子圖查看，也可以進行仿真。（二）用微帶線置換傳輸線（1）在匹配網(wǎng)絡(luò)子圖電路中，面板列表中選擇Tlines-Microstrip，把右邊器件調(diào)入子圖中。三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求3微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與

15、仿真（二）用微帶線置換傳輸線（2）形成的子圖如右圖。（3）雙擊器件MSub，對其進行參數(shù)設(shè)置，如下圖所示三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求3微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真（二）用微帶線置換傳輸線（4）在原理圖窗口中，菜單ToolsLineCaclStart LineCacl,打開LIneCacl界面。（5）進行參數(shù)設(shè)置，項目同Msub，同時要設(shè)置頻率，如右圖（6）按Smith原圖中的Value值對Electical中的E_Eff進行設(shè)置，每設(shè)置好一個，點擊Synthesize按鈕，得到微帶線的物理寬度和長度。三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求3微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真（二）用微帶線置換傳輸線（7）把得到的每個微帶線寬度和長度，在電路子圖中的微帶線元件中進行參數(shù)修改。三三 實驗過程及結(jié)果要求實驗過程及結(jié)果要求3微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真微帶雙枝短截線匹配電路設(shè)計與仿真（二）用微帶線置換傳輸線（8）（7）中進行參數(shù)設(shè)置時，注意不要漏項，另外注意單位要一致，若不同，則把單