微波与射频电路仿真报告.pdf

微波射频仿真实验报告 一、实验室名称：微波、毫米波实验室 二、实验项目名称：微波与射频电路仿真与设计实验 三、实验学时：32 学时 四、实验原理： 应用微波电路仿真软件ADS(Advanced Design System) ，完成给定的微波电路设计任务。 五、实验目的： 掌握微波电路CAD 的基本概念；了解现代微波电路CAD 的基本组成；掌握ADS 软件 并进行微波电路的建模，仿真，优化和调试等任务。 六、实验内容： 微波电路的基本概念；微波网络基本理论；ADS 软件的使用方法。 上机操作： 1． 完成给定的微波器件设计； 2 ． 完成实验报告。 七、实验器材（设备、元器件）： 台式计算机70 台；ADS 2009 仿真软件； U 盘（学生自备）。 八、实验步骤： Wilkinson 功分器的设计 本实验是利用 ε =4.3，厚度h=0.8mm 的介质基板，设计公分比是1:1 的Wilkinson 功分器，在中心 r 频率处实现功率分配功能。电路模型和参数均参考冯新宇编写的《ADS2009 射频电路与仿真》。之后进对电 1 路行了优化仿真，并生成版图。虽然带宽不作要求，但是通过不断优化后设计出来的功分器，其分配损耗、 隔离度和输入输出端驻波比在较宽的频带内均有较好的特性。 a. 设计指标 设计一功分器，在f0=3GHz 处实现最佳工作，带宽不作要求，并作出版图仿真。 注：本实验设计的是 Wilkinson 功分器，指标若用设计出来后的指标既是：通带 2.9～3.1 GHz,公分 比1:1，带内各端口反射系数S11、S22、S33 小于-20dB,两端口隔离度S23 小于-25dB,传输损耗S21 小于 3.1dB。 b. 功分器简介 在射频/微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路，需要使用功率分配器（简称功分器）， 在近代射频/微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛的使用功分器，而且通常功分器是成对使用的， 现将功率分成若干份，然后在分别放大，再合成输出。 Wilkinson 功分器的结构如图1所示，对于功率平分的情况，输入和输出口间的分支线特性阻抗=Z0， 线长为四分之一线上波长，在分支线末端跨接一个电阻R，其值为2。这种功分器当2、3 口接匹配负载时， 1 口的输入无反射，反过来对2、3 口也如此。由端口1 输入的功率被平分到端口2 和3，且2、3 端口间 相互隔离。 图 1 wilkinson 功分器结构 c. 相关参数 分配损耗：指的是信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小的量。 插入损耗：在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗，它表示为该元件 或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率的比值。 承受功率: 指的是可以在此功分器上长期（不损坏的）通过的最大工作功率容限。 隔离度：本振或射频信号泄漏到其它端口功率与到达目的端口之间的比值。本实验中及S(3，2) 或S(2，3) 驻波比：端口入射电压和反射电压之比。本实验中的驻波比有三个S(1,1)、S(2,2)和S(3,3)。 d. 理论计算公式 若2、3 端口的公分比K 满足K2=P3/P2，则对应如下示意图有 (2) Z02 R =Z K Z0 2 0 R (1) λ/4 R =Z /K