北郵 微波仿真 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2014最新

1、微波仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：17班學(xué)號(hào)：姓名：實(shí)驗(yàn)2微帶分支線匹配器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ぶЧ?jié)匹配的匹配原理了解微帶線的工作原理和實(shí)際應(yīng)用掌握Smith圖解法設(shè)計(jì)微帶線匹配網(wǎng)絡(luò)二、實(shí)驗(yàn)原理支節(jié)匹配器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(shí)，分布參數(shù)元件替代分立元件而得到廣泛應(yīng)用。因此，在頻率高達(dá)以上時(shí)，在負(fù)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(shí)現(xiàn)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。常用的匹配電路有：支節(jié)匹配器，四分之一波長阻抗變換器，指數(shù)線匹配器等。支節(jié)匹配器分單支節(jié)、雙支節(jié)和三支節(jié)匹配。這類匹配器是在主傳輸線并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娂{（或串聯(lián)適當(dāng)

2、的電抗），用附加的反射來抵消主傳輸線上原來的反射波，以達(dá)到匹配的目的。此電納或電抗元件常用一終端短路或開路段構(gòu)成。微帶線從微波制造的觀點(diǎn)看，這種調(diào)諧電路是方便的，因?yàn)椴恍枰傇也⒙?lián)調(diào)諧短截線特別容易制成微帶線或帶狀線形式。微帶線由于其結(jié)構(gòu)小巧，可用印刷的方法做成平面電路，易于與其它無源和有源微波器件集成等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于實(shí)際微波電路中。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已知：輸入阻抗負(fù)載阻抗特性阻抗介質(zhì)基片面性Zin=75QZl=(64+j75)QZ0=75Qr=2.55,H=1mm假定負(fù)載在2GHz時(shí)實(shí)現(xiàn)匹配，利用圖解法設(shè)計(jì)微帶線單支節(jié)和雙支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)雙支節(jié)網(wǎng)絡(luò)分支線與負(fù)載的距離d1=A/4,兩

3、分支線之間的距離為d2=A/8。畫出幾種可能的電路圖并且比較輸入端反射系數(shù)幅值從1.8GHz至2.2GHz的變化。四、實(shí)驗(yàn)步驟建立新項(xiàng)目，確定項(xiàng)目頻率，步驟同實(shí)驗(yàn)1的1-3步。2將歸一化輸入阻抗和負(fù)載阻抗所在位置分別標(biāo)在Y-Smith導(dǎo)納圖上，步驟類似實(shí)驗(yàn)1的4-6步。3設(shè)計(jì)單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)，在圓圖上確定分支z與負(fù)載的距離d以及分支線的長度1,根據(jù)給定的介質(zhì)基片、特性阻抗和頻率用TXLINE計(jì)算微帶線物理長度和寬度。注意在圓圖上標(biāo)出的電角度360度對(duì)應(yīng)二分之一波長，即久/2。在設(shè)計(jì)環(huán)境中將微帶線放置在原理圖中。將微帶線的襯底材料放在原理圖中，選擇MSUB并將其拖放在原理圖中，雙擊該元件打開ELE

4、MENTOPTIONS對(duì)話框，將介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)、介質(zhì)厚度H、導(dǎo)體厚度依次輸入。注意微帶分支線處的不均勻性所引起的影響，選擇行當(dāng)?shù)哪Ｐ汀?負(fù)載阻抗選電阻與電感的串聯(lián)形式，連接各元件端口。添加PORT，GND,完成原理圖，并且將項(xiàng)目頻率改為掃頻1.8-2.2GHz.6在PROJ下添加圖，添加測量，進(jìn)行分析。7.設(shè)計(jì)雙支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)，重新建立一個(gè)新的原理圖，在圓圖上確定分支線的長度l1、l2，重復(fù)上面步驟35。五、實(shí)驗(yàn)圖(1)單枝節(jié)匹配相關(guān)的圖輸出方程：Zin=75Zl=64+j*35Zo=75:Z=ZI/ZoT=(Z-1)/(Z+1)Tin=(Zin-1)/(Zin+1)Z:(0.8533,0.

5、4667)T:(-0.0148,0.2555)Tin:0.9737b=stepped(0,2*_PI,0.01)r=T*exp(j*b)r1=0.5*exp(j*b)-0.5r2=exp(j*b)史密斯導(dǎo)納圓圖|蜜Izze.ep-AVKDesignEnvironent-sMith口回岡1FileEditGraphViewFroiectSimulateOctioilsWindowHelD-a1X|D1SX需奄念|歯為韻圈多盂蟲|(iii|g|織Q囹圍厝SmDesigrilIotEMProjectOptionsGlobalBefinitionsDataFilessmith07/0bie-uei.-

6、.E-.E-SystemDiagr：anisCircuitSchematicslHF?lSchematic1EMStructures第CoriiluctorMateri：OutputEquationsGraphssmithL-WIT：EqnI：陰Irl:EqnI：陰Ir2:Eqn團(tuán)r：Eqn團(tuán)Tin：EqnOptimizerGoalsYieldGoalsScriptingEqnEqnr1Eqnr2-s-EqnFroj/arj*|訂|ent-sMith口回岡1FileEditGraphViewFroiectSimulateOctioilsWindowHelD-a1X|D1SX需奄念|歯為韻圈多盂

7、蟲|白ills宀|織Q囹圍厝SmestioniII.:-.LDegnectal?:-體瓷議養(yǎng)陽壓IJgJ口回13囲畝屈！I白hO./Q.-.E-.E-Mag1svAng55.99DegsmithEqnEqnr1Eqnr2-s-Eqn1.957Mag0.256Ang93.86Deg如Eqth=3:conputUMHHa;?1put鄉(xiāng)Itay1-)teltqe!訂ngnsoisJU1EqnTin314.1Mag1Ang179.4Deg2.077Mag0.005387Ang90.33Deg581.5Mag0.237Ang-103.7DegFtpElein/Vai/W|童Graph1直Schwidti

8、cLrl?1111ftIM113G團(tuán)YieldGoa_OutputFiles11WizardsMSUBE負(fù)J55.HujoooumF2e3RhDMI-mErN0m2.9zmSUB-zo6=u.L24873Z曰Dec.gnNotesprojectOptions111GlobalDefinitionsLOMases世SystemDs-g&mslCircuhSchematicssSchematic1uEMstructuredlljconductorMaterialsI2:outputEquationsfilGgphs卩匿Graph1linheMCL2L1wwnw18Tmqnffirlmqn叵r2mq

9、nHcEqn-Tin:Eq|H層optimizerGOAy倒Meld也output31IHWizards丄SF二*schematic17ojfils-.-IVRJ-二-421DesignNoteiSIProjectOptiom西GlobalDefinitionsDatjiHies習(xí)SystemOiagrams3Circuit(chefTMtietSchemirtk1SflEMStructuresisl*ConductorMaterial列OutputEqua6om曲Graphs曰Graph1刮Schematic1:DB(曰wntthSb:Eqn童e:Eqng:EqnSg2:EqnW1r:Eqn

10、Sr2:Eqn玄ThEqnST2qnSR&EqnOptimizerGoals31VWdGoalsmOutputFileiWizardsEqniEqnr2-S-EqnEqneT1-e-EqnEqn0T2-8-EqnEqng2RdEqnr240.4g1.00098b-2.15489smith1g0.902086b-0.493328SwpMax629144.1g0.869289b0.00858173464.7g0.902123b2.05177309.4g0.877029b0.480422手寫、擠聯(lián)、育盡有莊Hl爆七Zin=75Zl=64+j*35Zo=75zin=Zin/ZIZ=ZI/ZoT1=(Z

11、-1)/(Z+1)T2=(Zin-1)/(Zin+1)1/Z:(0.9021,-0.4933)Z:(0.8533,0.4667)zin:(0.9021,-0.4933)T1:(-0.0148,0.2555)T2:0.9737b=stepped(0,2*_PI,0.01)r=T1*exp(j*b)g=0.5*exp(j*b)-0.5e=exp(j*b)g2=0.5*exp(j*b)-0.5*jr2=0.7328*exp(j*b)p=0.9021Rd=(1/(1+p)*exp(j*b)-p/(1+p)ISI史密斯阻抗圓圖：雙支冇.emp-AWRDesignEnvironment-Th；固fileE

12、ditGraphViewProjectSimuiateOpboraWindowHe4pQ色靜曲齒伊扯6i*o致QE3闔G爭箋角度的顯示方式：-AWRDesignEnvironment-wnithj處屜EditGraphViewProjectSimulateOptionsWindowHe4pQ曲總1曲曲多盂，6Ao仝QE3園e馬asDesignNotei畫ProjectOption勇GkblDefinitionslDataFiles幻SystemDiagrams53CircuitSchemjtie*5chm*tic1ZjEMStructures:ConductorMaterial空IOutput

13、Equations弓Graphs白辺Graph1劃Schematic1:DB(曰smithJHb:Eqne:Eqn列g(shù):Eqng2:Eqn2r:EqnjSr2:Eqn7umIc4?74e4umMUN4TL9W1437m-Le?616*4umOptimizerGoalsSIVildGoal*ssOutputfilesfyWizards門歡文冇emp-AWRDs-gnEnvironment-Schematic】(x屜ELIDesignNotesProjectOp6n$罵GlobalDefinitions-DtFiles也SystemDiagramsBCircuitSchematics21Sc*wJ

14、OutputEquabo曰Graphs白NGraph1測量圖：W=1437um迢農(nóng)文TSemp-AWRDesignEnvironment-Graph1呼AleEditGraphViewProjectSimulateOptionsWindowHe4pDHXm|色幽(Ji齒多&占擊，致QE3置1。呂eeJDe*gnNomProjectOptionsHIGlobalDefwwtkxvsDataFiles到SystemDiagrams曰土|GreuitSchematieiFSchematic1F)翊EMStructures由ConductorMater皀OutputEquations曰Graphi占M

15、Grph1到Schvt4tk1:C臺(tái)-smithai|11到II到ilililOptimizerGoals到Y(jié)ieldGods耳OutputAImfjWbardsDB(|S1,1|)*Schematic11.92Frequency(GHz)2.12.2nr六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析從實(shí)驗(yàn)中可以看出，調(diào)諧是電路設(shè)計(jì)的一個(gè)重要步驟。在調(diào)諧之前，由于在Smith圓圖上標(biāo)點(diǎn)時(shí)可能存在一定誤差等原因，中心頻率可能會(huì)有所偏移，雙枝節(jié)匹配時(shí)偏移比較明顯。調(diào)諧的原因在于：理論和實(shí)際可能存在差距。在調(diào)諧過后，中心頻率達(dá)到理想值，在實(shí)際中會(huì)有比較好的性能。七、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題和解決方法1、這個(gè)實(shí)驗(yàn)包括單枝節(jié)和雙枝節(jié)匹配兩部

16、分，設(shè)計(jì)方法和我們在做微波習(xí)題時(shí)所用方法相似。但是用的是導(dǎo)納圓圖。由于對(duì)期中以前的知識(shí)遺忘較多，而且本來對(duì)導(dǎo)納圓圖和阻抗原圖之間的關(guān)系等等不熟悉，剛開始時(shí)花費(fèi)了很多時(shí)間研讀實(shí)驗(yàn)教材、回想以前做題的步驟。而且由于疏忽，誤以為圓圖最左方點(diǎn)為開路點(diǎn)，第一次得出的圖不正確。后來改正了錯(cuò)誤（將開路線改為了短截線），得到了正確的結(jié)果。2、對(duì)于如何在圓圖上畫出負(fù)載阻抗點(diǎn)、輸入阻抗點(diǎn)，開始時(shí)我直接畫Rl、Rin,后來在老師的指導(dǎo)下明白了，史密斯圓圖上的坐標(biāo)是反射系數(shù)，要標(biāo)阻抗點(diǎn)需要將其先轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)。這樣才正確地畫出了各點(diǎn)。關(guān)于如何畫反射系數(shù)圓、電阻圓等，也花了很多時(shí)間思考。不過正是在這個(gè)過程中，我們

17、逐漸熟悉了MicrowaveOffice的使用及微波電路設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)三四分之一波長阻抗變換器實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）掌握單枝節(jié)和多枝節(jié)四分之一波長變換器的工作原理。2）了解單節(jié)和多節(jié)變換器工作帶寬和反射系數(shù)的關(guān)系。3）掌握單節(jié)和多節(jié)四分之一波長變換器的設(shè)計(jì)和仿真。二實(shí)驗(yàn)原理（1）單節(jié)四分之一波長阻抗變化器四分之一波長變阻器是一種阻抗變換元件，它可以用于負(fù)載或信號(hào)源內(nèi)阻與傳輸線的匹配，以保證最大功率的傳輸；此外，在微帶電路中，將兩端不同特性阻抗的微帶連接在一起時(shí)為了避免線間反射，也應(yīng)在兩者之間加四分之一波長變換器。2）負(fù)載阻抗為負(fù)數(shù)ZlZ1=sqrt（Z0*Z0/p）將入/4變換器接在電壓駐波波節(jié)位置（離

18、負(fù)載為Lm處）。3）切比雪夫多節(jié)阻抗變換器切比雪夫阻抗變換器的設(shè)計(jì)方法是：使它的反射系數(shù)的模隨角度按切比雪夫多項(xiàng)式變化，參數(shù)見書上的表格三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已知：負(fù)載阻抗為純電阻RL=150歐姆，中心頻率fO=3Ghz，主傳輸線特性阻抗Z0=50歐姆，介質(zhì)基片面性8r=2.55,H=lmm，最大反射系數(shù)不應(yīng)超過0.1，設(shè)計(jì)1,2,3節(jié)二項(xiàng)式變阻器，在給定的反射系數(shù)條件下比較它們的工作帶寬，要求用微帶線形式實(shí)現(xiàn)。已知負(fù)載阻抗為復(fù)試：Zl=85-j*45歐姆，中心頻率fO=3Ghz,主傳輸線特性阻抗Z0=50歐姆，在電壓駐波波節(jié)處利用單節(jié)四分之一波長阻抗變換器，設(shè)計(jì)微帶線變阻器。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照書上

19、的公式進(jìn)行1,2,3節(jié)的電阻的計(jì)算，然后再用Txline進(jìn)行計(jì)算，標(biāo)注到電路原理圖即可(2)對(duì)于負(fù)載阻抗是復(fù)數(shù)的，首先在史密斯圓圖上標(biāo)注在出阻抗和反射系數(shù)，從負(fù)載點(diǎn)沿等駐波系數(shù)圓向源方向旋轉(zhuǎn)，與史密斯圓圖左半實(shí)軸的交點(diǎn)。(3)查閱相關(guān)的系數(shù)，設(shè)計(jì)切比雪夫變阻器。五、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)圖(1)1,2,3節(jié)四分之一波長變換器1節(jié)的電路原理圖：MSTEPSID=TL2rrojVtr0|訂E匹分之唱抗-AWRDesignEnvironment-Schematic1cSHx百嗇曲曲多&y4QE3=蠱0盤135色FFileEditSchewuticDrawViwProjectSimulateOptionsWind

20、owHelp阿DesignNo*eProjectOptionsSJGlobalDdwvtioos-3DatFile*到Sy5te*nDiagrams曰CireuitSchematicsJ21Schematic13Schematic2Schematic3Fl朗EMStructures由ConductorMaterSJOutputEquationsEl囲Graphs占-OlGraph11AllSources;|SOptimdefGoals高IYieldGoalsOutputFilesWizardsMSUBEr=4.6H=1000umT=1umRho=1Tand=0ErNom=4.6Name=SUB

21、1PORTP1Z=50OhmMLIN-pnRTID=TL5號(hào)燈化囁TZ=1500hmL=1.431e4umMLINID=TL1W=1899umL=1.325e4umMLINID=TL3W=628umL=1.366e4umMSTEPSID=TL42節(jié)電路原理圖：EJDesignNotes刮ProjectOption,EflGlobalDefinitionslDatFilesQSystemDiagrams曰馬CircuitSchematics:chbih4ve：-9siis.3.3；3Schematic42lScWmtic5冋XifiEMStructures由ConductorMaterjjOut

22、putEquationsEGraphsBNGraph1ItiMstui*al22MS(1.1)|1334S1.1|I5-36rph2Schematic4:|!SISchematic5：|!0Graph3flcMbishw|Jfl33(1.1)|*Graph4RiEqnOptimizerGoalsSIYMdGokOutputFilesSWizardsFrj/|MLINID=TL3W=2869um-L=141e4umMLINID=TL5W=1029umL=1431e4umMLINID=TL6W=1899umMLINID=TL1W=1152umPORTP=1Z=50OhmMSTEPSL=1.325e

23、4umID=TL7MSTEP$ID=TL2MSUBEr=46MSTEPSID=TL43節(jié)電路原理圖：Environment-SchematicT|ReEditSchematkDrawViwProjectSimulateOptientWindowHelp.g?hxx電醍由詡酋內(nèi)多&：.o丿題QE3、ox盅諡話13曲國EJDesignNotes刮ProjectOption,EflGlobalDefinitionslDatFilesQSystemDiagrams曰馬CircuitSchematics2jScWwti0T06H7JEJDesignNotes囲ProjtOptionsSjGlobalDe

24、finitionsJjjDUFiles也SynDiagramsB土1CircutSchematics2dchbiKvejMsiiGid3331Schematic4加Schematic5FfiEMStructuresfflConductorMate剁OutputEquationsB-誦GraphsH型Graph1Jsiysnui到S224SIL1JI*1451.1|F?廚Graph2jSchematic4:JSchematic5:tGraph3到chbishve:|334Sll.l|*直謝Graph4R：EqnWlT：Eqn3OptnXrGoalsISVMdGoal,OutputFilesSWi

25、zardsrr.j/Blsg|Graph4SwpMax59.53g0.427948b0.00111702373.5g2.33668b-0.01058341.135g0.459312b0.242671相應(yīng)的角度圖：y甲EditG&phsewprojectQpbooslndowdp口耶ng(ha*gr5aE3oE0也因L團(tuán)理邑!OOTlCrhcbishave511Schematic4Schematic5F&EMStructures5.coadectorMam世OutputEquationsroGrph應(yīng)Grph1歯S114SP1一一ahgLl一一B33tt【Lc0總Grph2世Schematic4

26、:世Schematic5“Graph311chcW4haMJ.陸34spl_-Grph4匱KEqnftTmqnpoptilxerGO2.S.國話-dGo*OutputFilesylWtzards373.5Mag0.400659.53Mag0.4006Ango_L567Deg4/135MagP4006Ang63.61Deg住L-iJ.2IBMSSilbmp,AWRDesignEns.ronmem,一schemas512HeEditSchenwGcDrawViewprefectSimu-ateOptionsWindowHe-P旦DetignNote%也projectoption國Gob*DdMtk

27、xvsDataFiirs忸SystemDiagramsD也ofeuitschematic,pSchematk1uSchemMic2-:2dJeHemxtk3出SCFWfnlc4吐ffhemMieSH國EMStructuresS-哦COKiuctorOutputEquationt*丁UlJGrphswGraph1直A=source*一朗Graph2MSchematic4世sch4nl&GCw囹ol*rGo*.SJYiddGoa-S出OutputR-esWizardsProj-E19VRJ-二MUNMUNMSUB-Er=4,6IA000C3TUIC3RhQATanduoErN0m=4.6Nmmeu

28、suBl_LsB92IEMSilmpAWRDesignEnvironment【JChemaGC4】2AleEditschembGCDrawMewprojectsimuFteoptionsWindowHdp0&0-*罰2臥臥盼50pE3z0il卄h!o0a血竝m7H-6l*5Av8題錢E3篙盅0(3四分之一龜秋彌A.emp-AWRDesignEnvironment-chebi,hae(3d屜EditSchematicDrawViewProjectSimulateOptionsWindowHelpDesignNotesProjectOptions畫GlobalDdMtioMDataFiles到Sy

29、stemDiagrams0GreuitSchematicsFchebishve3siias33；可Schfn4tie42dSchematic5Fl翊EMStructures由ConductorMate竺IOutputEquations曰Graphs占越Graph1割A(yù)llSources:|13-iQiGraph2Schenutic4:SchematicS:OptimizerGoals司YieldGoalsOutputFiles*WizrdtMLINIOTL9W=1899umL=13250umMSTEPSID=TL8MUNID=TL&W=1274um-L=13492umMSTEPSID=TL7M

30、LIN%D=TL1W=628umL-13830ixnMSU8.Er=46.H=1000um.T=1umRho=1Tand=0ErNofTF46Name=SUBiMSTEPSID=TL2MLINID=TL5W=241.7umL=14H7umMSTEPSID=TL4MLINID=Tt5-W=1029umL=14310um&3匹yj-Zemp-AWRDesignEnvironment-Graph3切比雪夫和二項(xiàng)式的測量圖對(duì)比：謝AleEditGraphViewProjectSimulateOptionsWindowH4pQXX電電|曲詡虐1內(nèi)9&芒直駁QE3囿4MDesignNotesProjtOp

31、tion*弓GlobalDefinitionsDataFilesQSystemDiagramsB2GrcuitSchematicsFchebi皿e：-9(11卜畫由jjds33；3Schematic42dSdKmtc5冋弼EMStructuresConductorMate旦|OutputEquations曰Graphs自NGraph1&IISource*:”BGraph2到Schematic4:WjSchematic5：白QiGraph3Jchebishve:|21*334S(1.1|-K3OptimizeGoalsSYieldGoaliOutputFilesSWizardsU|*?bisha

32、veGraph33.009GHz0.0047963Frequency(GHz)hi切比雪夫的工作帶寬更寬，但是帶內(nèi)有波動(dòng)，不夠平坦六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析隨著變阻器節(jié)數(shù)的增加，r=0.1處帶寬逐漸增加，與理論計(jì)算結(jié)果基本相同。比較二m項(xiàng)式變阻器與切比雪夫阻抗變換器的通帶特性可發(fā)現(xiàn)，二項(xiàng)式阻抗變換器具有最平坦的通帶特性，而工作帶寬較切比雪夫變換器窄；與二項(xiàng)式阻抗變換器相比，切比雪夫阻抗變換器是以通帶內(nèi)的波紋為代價(jià)而得到最佳帶寬的，因此帶內(nèi)平坦度不如二項(xiàng)式變阻器。七、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法1、這個(gè)實(shí)驗(yàn)包括的內(nèi)容較多，做起來也有一點(diǎn)難度。例如負(fù)載為復(fù)數(shù)時(shí)的二項(xiàng)式變阻器，需要先將復(fù)數(shù)負(fù)載

33、利用一段傳輸線轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)負(fù)載，剛開始時(shí)我就沒有太明白。后來仔細(xì)看書、與同學(xué)討論后才理解了原理，在此基礎(chǔ)上很快做出來了。2、第一次做時(shí)我分別建了多個(gè)工程，實(shí)現(xiàn)單節(jié)、二三節(jié)二項(xiàng)式、三節(jié)切比雪夫變阻器。后來發(fā)現(xiàn)這樣做不利于比較變阻器的帶寬以及平坦特性等，因此將它們都挪到了一個(gè)原理圖中，測量結(jié)果畫在同一張圖里。這樣能夠比較清楚地對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析比較。實(shí)驗(yàn)六微帶功分器實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握微波網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)2熟悉微帶功分器的工作原理及其特點(diǎn)掌握微帶功分器的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)原理功分器是一種功率分配元件，它是將輸入功率分成相等或不相等的幾路功率，當(dāng)然也可以將幾路功率合成，而成為功率合成元件。在電路中常用到微帶功分器，其

34、基本原理和設(shè)計(jì)公式如下：圖表1二路功分器圖1是二路功分器的原理圖。圖中輸入線的特性組抗為,兩路分支線的特性阻抗分別為和，線長為，為中心頻率時(shí)的帶內(nèi)波長。圖中為負(fù)載阻抗，R為隔離阻抗。對(duì)功分器的要求是：兩輸出口2和3的功率按一定比例分配，并且兩口之間相互隔離ZZR,R當(dāng)兩口接匹配負(fù)載時(shí)，1口無反射。下面根據(jù)上述要求，確定02，0323及R的計(jì)算公式。設(shè)2口、3口的輸出功率分別為，對(duì)應(yīng)的電壓為.根據(jù)對(duì)功分器的要求，則有：P=K2P|V|2/R=K2|V|2/R3322式中K為比例系數(shù)。為了使在正常工作時(shí)，隔離電阻R上不流過電流，則應(yīng)V=V于是得R=K2R3223若取R2=KZ0則R=Z/K30因?yàn)?/p>

35、分支線長為Ae/4，故在1口處的輸入阻抗為：Z=Z2/Rin2022Z=Z2/Rin3033為使1口無反射，則兩分支線在1處的總輸入阻抗應(yīng)等于引出線的Z，即0Y=1/Z=R/Z2+R/Z200202303若電路無損耗，則|V|2/Z=k2|V|2/Z1in31in2式中V1為1口處的電壓所以Zin=K2Z03in03Z=Z(1+K2)/K30.5020Z=Z(1+K2)K0.5030下面確定隔離電阻R的計(jì)算式?？缃釉诙丝?、3間的電阻R,是為了得到2、3口之間互相隔離得作用。當(dāng)信號(hào)1口輸入，2、3口接負(fù)載電阻時(shí)，2、3兩口等電位，故電阻R沒有電流流過，相當(dāng)于R不起作用；而當(dāng)2口或3口得外接負(fù)載

36、不等于R2或R3時(shí)，負(fù)載有反射，這時(shí)為使2、3兩端口彼此隔離，R必有確定的值，經(jīng)計(jì)算R=Z0(1+K2)/K圖1中兩路線帶之間的距離不宜過大，一般取23帶條寬度。這樣可使跨接在兩帶線之間的寄生效應(yīng)盡量減小。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用VOLTERRA設(shè)計(jì)仿真一個(gè)微帶功分器，指標(biāo)為中心頻率耦合度引出線介質(zhì)基片f=2GHZ0K=sqrt(1.5)Z=50Q0=4.6,h=1mmr實(shí)驗(yàn)步驟1按照指標(biāo)要求用上述公式計(jì)算R2、R3、Z02、Z03、R的值，為了匹配需要在引出線Z0與2、3端口處各接一段阻抗變換段。變換段的特性阻抗分別為Z04、Z05,則Z04=(R2Z0)0.5、Z05=(R3Z0)0.5。2建立一個(gè)新項(xiàng)

37、目，在下拉菜單選擇文件、新項(xiàng)目；在下拉菜單選擇文件、保存項(xiàng)目，輸入項(xiàng)目名稱。3建立一個(gè)新原理圖，選擇文件/新原理圖。輸入原理圖名稱。確定項(xiàng)目頻率范圍，在下拉菜單選擇OQTIONS，點(diǎn)擊確定項(xiàng)目頻率，輸入110GHZ；選擇UNITS指定單位；長度：毫米，阻抗：歐姆，功率：毫瓦。在項(xiàng)目中的普通方程菜單下，添加方程，有微帶線的特性阻抗、r、h反求微帶線的寬度，有效介電常數(shù)e,設(shè)置變量代入公式分析變量即可。微帶線的長度入eO=(入0/e0.5)。放置元件，在元件瀏覽器里找到微帶線，拖到原理圖中；在集總庫里找到電阻，拖到原理圖中；按計(jì)算好的結(jié)果定義各參數(shù)。連接各元件，添加端口(50歐)和地，在元件瀏覽器

38、里找到端口，選擇信號(hào)PORT1源阻抗50歐，功率5毫瓦；在元件瀏覽器里雙擊測量，選擇功率測量端口P-METER3,分別連接到電路的端口2、3，完成原理圖。添加圖（在PROJ下），選擇矩形圖。添加測量（在PROJ/ADDMEASUREMENT）,選擇線性功率類型并且指定端口。分析電路，觀察各端口的功率是否滿足設(shè)計(jì)要求。調(diào)協(xié)電路，左擊調(diào)協(xié)圖標(biāo)，激活要調(diào)協(xié)的元件參數(shù)（藍(lán)色），變量調(diào)諧器對(duì)話框出現(xiàn)，輸入新的參數(shù)；左擊SWEEP在圖上顯示新的仿真結(jié)果，觀察端口功率的變化，選擇最佳值。五實(shí)驗(yàn)截圖（1）k=sqrt（1.5）輸出方程：Z0=50K=sqrt(1.5)R2=Z0*KR2:61.24：R3=Z0

39、/KR3:40.82：Z02=Z0*sqrt(1+K*K)*K)Z02:87.49Z03=Z0*sqrt(1+K*K)/K/K/K)Z03:58.33R=Z0*(1+K*K)/KR:102.1Z04=sqrt(R2*Z0)Z04:55.33Z05=sqrt(R3*Z0)Z05:45.18S31=Schematic1:|S3,1|：S21=Schematic1:|S2,1|：rate=(S31/S21)A2電路圖：OTLBL-20V382mmMTEES0*TL11MTEESIDTL2M8EN0AS-IOTL1SMUNIOTL12W-CMTmsOE12IDTl$W-04mtnAES-iOS1.R1

40、02.eOhIJBENDASMUMion-W1M3ee.L01AXO-KDerMSUB-4e-H1mmT-OM1MUR-PORTOTL1P-1-W1M3mmZ*MOtin*L01nm呂*A-3!T-np-AWRDesignEnvironment-【Sc2E即EMStructures由MConductorMteJ2|OutputEquJtieniBy.2-20212-1ANG-WOp測量圖：t3:t蟲已記emp-AWRDesignEnvironment-；Graph兀-40=501.8SpeditgraphiewgrejeetimufsteQptiontJQfindowyc4pD由畫両曲參&芒擊

41、8lkE34S3jEJDesignNote%ProjectOption?31GlobalDfwwtocs71DataAesSytttmDiagramsEGroatSchematicsSchematicISchenxtic2tZflEMStructuresW1澎ConductorMm“OutputEquationsl刖GrphGraph1W1SchenuticLC3QSchematic1：CWJSchematic1:C白型Graph2fiSchnatk2：CISchenutitZtJESchematic2：COptimizerGoals到Y(jié)ieldGols3OutputFilesWizardsh

42、-*j/na/vJ72111_1.9998GHzGraplr：-2.281dB1.9993GHz-4.023dB201M-405S1.8GHz-25.08dB2.2GHz-25.34dB2.0001GHz-53.37dB1.922.1Frequency(GHz)DB(|S3,1|)*Schematic2DB(|S2,1|)*Schematic2-DB(|S3,2|)*Schematic2AAAA/.AA3B1?IAMnf可見此時(shí)中心頻率在2GHz，在1.82.2GHz頻率范圍內(nèi)隔離度大約在25dB以上。上面的兩條橫線之間的距離，即20lg|S31|-20lg|S2|=-2.339-(-4.111)=1.772，因此功分比也滿足要求。2)k=1輸出方程Z0H50饒qrtu)R2HZ0VR250RSHZeKR45.z02Hzcrsqrt(+不屮不二不)Z02797z03Hztrsqrt(+KK=K/K/K)Now-797RHZOd+K+KUKR二00S3HschemaHcr-s3二一S21Hschema0.r-s-N1=金亦-S3、S咚2ffi醫(yī)-住.-rHHTrebmpAWRDesignEn.ronmrn-【sh4mMk11sAleEditSchenutkDraw