西安交大射频专题实验报告讲述.doc

射频电路设计专题实验 姓名： 班级： 学号： （一）匹配网络的设计与仿真 实验目的 1.掌握阻抗匹配、共轭匹配的原理 2.掌握集总元件L型阻抗抗匹配网络的匹配机理 3.掌握并(串)联单支节调配器、λ/4阻抗变换器匹配机理 4.了解ADS软件的主要功能特点 5.掌握Smith原图的构成及在阻抗匹配中的应用 6.了解微带线的基本结构 基本阻抗匹配理论 信号源的输出功率取决于Us、Rs和RL。在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比k。当RL=Rs时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻，都不可能使负载获得最大功率，且两个电阻值偏差越大，输出功率越小。 匹配包括：共轭匹配，阻抗匹配，并(串)联单支节调配器。 练习 1.设计L型阻抗匹配网络，使Zs=(46－j×124) Ohm信号源与ZL=(20+j×100) Ohm的负载匹配，频率为2400MHz. 仿真电路图 2. 设计微带单枝短截线线匹配电路，使MAX2660的输出阻抗ZS=（126-j*459）Ohm与ZL=50Ohm的负载匹配，频率为900MHz. 微带线板材参数： 相对介电常数：2.65 相对磁导率：1.0 导电率：1.0e20 损耗角正切：1e-4 基板厚度：1.5mm 导带金属厚度：0.01mm 仿真电路图 仿真结果 思考题 常用的微波/射频EDA仿真软件有哪些？ ADS, Ansoft Designer，Ansoft HFSS，Microwave Office， CST MICROWAVE STUDIO 2.用ADS软件进行匹配电路设计和仿真的主要步骤有哪些？ 放置元件，连接电路图，参数设定，计算仿真。 给出两种典型微波匹配网络，并简述其工作原理。 L型阻抗匹配网络，π型阻抗匹配网络 在RF理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching）问题。阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。 根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件。 此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。当RL=Rs 时可获得最大输出功率,此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻,都不可能使负载获得最大功率,且两个电阻值偏差越大,输出功率越小. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。 为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称为电抗电路，其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。 L型匹配网络通常不用于高频电路中，以及如果在窄带射频中选用了L型匹配网络，也应该注意他的匹配禁区，在这个禁区中，无法在任意负载阻抗中和源阻抗之间实现预期的匹配，即应选择恰当的L型匹配网络以避开其匹配禁区。 4.画出微带线的结构图，若导带宽度w、εr增大，其特征阻抗Z0如何变化？ 减小 实验体会和建议 通过本次实验，我初步掌握了ads软件，了解了大概的功能，也知道了如何利用smith圆图和单支短截线设计匹配网络 实验二 衰减器的仿真设计 练习：设计10dB П型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。 仿真电路： 仿真结果： 二、衰减器的测量——AV36580A 矢量网络分析仪 (一)