實(shí)驗(yàn)四,阻抗匹配技術(shù)軟件仿真123

1、實(shí)驗(yàn)四 阻抗匹配技術(shù)軟件仿真 一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解阻抗調(diào)配原理及調(diào)配方法2、 熟悉單枝節(jié)匹配器的匹配原理3、 了解微帶線的工作原理和實(shí)際應(yīng)用4、 掌握Smith圖解法設(shè)計(jì)微帶線匹配網(wǎng)絡(luò)5、 通過枝節(jié)匹配的軟件仿真理解螺釘調(diào)配器工作原理2、 實(shí)驗(yàn)原理 隨著工作頻率的提高及相應(yīng)波長(zhǎng)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(zhǎng)變得明顯小于典型的電路元件長(zhǎng)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，再頻率提高時(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)。 枝節(jié)匹配器分單枝節(jié)、雙枝節(jié)和三枝節(jié)匹配。這類匹配器時(shí)再主傳輸線上并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娂{，用附加的反射來

2、抵消主傳輸線上原來的反射波，已到達(dá)匹配的目的。此電納元件常用一終端短路或開路段構(gòu)成。 下圖為單枝節(jié)匹配器，其ZL為任意負(fù)載，假定主傳輸線和分支線的特性阻抗都是Z0，d為從負(fù)載到分支線所在位置的距離，Y和Z分別為在枝節(jié)處像負(fù)載方向看入的主線導(dǎo)納和阻抗。單枝節(jié)調(diào)諧時(shí)，有兩個(gè)可調(diào)參量：距離d和由并聯(lián)開路或短路短截線提供的電納。匹配的基本思想時(shí)選擇d，使其在距離負(fù)載d處向主線看去的導(dǎo)納時(shí)Y+jB形式。然后，此短截線的電納選擇為jB，根據(jù)該電納值確認(rèn)分支短截線的長(zhǎng)度，這樣就達(dá)到匹配條件。 Z0 d ZL Zin 單螺調(diào)配器即在波導(dǎo)寬屏伸入一個(gè)金屬螺釘，螺釘?shù)淖饔檬且胍粋€(gè)并聯(lián)在傳輸線上的適當(dāng)大小的電納，

3、當(dāng)螺釘伸入的較少時(shí)，相當(dāng)于在波導(dǎo)傳輸線上并聯(lián)一個(gè)正的容性電納，他的大小隨著深度的增加而增加，當(dāng)深度達(dá)到諧振時(shí)，電納將增加到無窮大，繼續(xù)增加深度，電納值由正變負(fù)，呈感性。借助于導(dǎo)納圓圖很方便的求出螺釘?shù)目v向位置l和電納jb值，由此可以看出，通過枝節(jié)匹配器的軟件仿真有助于深入理解螺釘調(diào)配器的工作原理。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4、用軟件仿真單枝節(jié)匹配過程。假設(shè)：輸入阻抗 Zin=75歐姆 負(fù)載阻抗 Zl=（64+j35）歐姆 特性阻抗 Z0=75歐姆 介質(zhì)基片 Er=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)微帶線單枝節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)。畫出幾種可能的電路圖并且比較輸入端反射系數(shù)幅度從1.8GH

4、z至2.2GHz的變化。5、 實(shí)驗(yàn)步驟1）建立新項(xiàng)目，確定項(xiàng)目頻率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)納圓圖上歸一化負(fù)載阻抗歸一化輸入阻抗設(shè)計(jì)并聯(lián)短路單枝節(jié)：1,利用Smith Chart Utility分析2, 選擇Tools下的Smith Chart即可打開Smith Chart Utility： a. 分別輸入輸入阻抗和負(fù)載阻抗的值，再進(jìn)行并聯(lián)短路單枝節(jié)匹配：電長(zhǎng)度電長(zhǎng)度2、 得到電長(zhǎng)度后，計(jì)算微帶線尺寸： 把從b中得到的微帶線尺寸即value中的數(shù)據(jù)輸入E_Eff再設(shè)置 輸入阻抗 Zin=75歐姆 負(fù)載阻抗 Zl=（64+j35）歐姆 特性阻抗 Z0=75歐姆

5、 介質(zhì)基片 Er=2.55，H=1mm設(shè)置完了點(diǎn)擊向上的箭頭即可得到下面的數(shù)據(jù)。微帶線尺寸微帶線尺寸3、 Schematic中仿真,仿真電路如下.從下圖右上角選擇要用的儀器4、 在頻率范圍為0-2GHZ仿真，得到S1，1-f 圖.畫好3圖中的圖后，再點(diǎn)擊得到再點(diǎn)擊上圖中的圖標(biāo)再選擇s（1,1）和頻率f即可，最后選擇ok5、觀察到輸入端反射系數(shù)幅度從1.8GHz-2.2GHz的變化.由反射系數(shù)幅度圖看出，反射系數(shù)在2.02GHz附近為0，實(shí)現(xiàn)匹配，由于仿真使用的是微帶線，所以存在一定誤差，在允許范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)并聯(lián)開路單枝節(jié)：1、 利用Smith Chart Utility分析電長(zhǎng)度電長(zhǎng)度2、 得到

6、電長(zhǎng)度后，計(jì)算微帶線尺寸：把從b中得到的微帶線尺寸即value中的數(shù)據(jù)輸入E_Eff再設(shè)置 輸入阻抗 Zin=75歐姆 負(fù)載阻抗 Zl=（64+j35）歐姆 特性阻抗 Z0=75歐姆 介質(zhì)基片 Er=2.55，H=1mm設(shè)置完了點(diǎn)擊向上的箭頭即可得到下面的數(shù)據(jù)微帶線尺寸微帶線尺寸3、 在Schematic 中仿真，仿真電路如下：4、 在頻率范圍為0-2GHZ仿真，得到S1,1-f 圖.畫好3圖中的圖后，再點(diǎn)擊得到再點(diǎn)擊上圖中的圖標(biāo)再選擇s（1,1）和頻率f即可，最后選擇ok5、 觀察輸入端反射系數(shù)幅度從1.8GHz-2.2GHz的變化：重復(fù)4中的步驟即可得到下圖。由反射系數(shù)幅度圖看出，反射系數(shù)在2.02GHz附近為0，實(shí)現(xiàn)匹配，由于仿真使用的是微帶線，所以存在一定誤差，在允許范圍內(nèi)。五，實(shí)驗(yàn)總結(jié)此次實(shí)驗(yàn)由于上個(gè)學(xué)期沒有做過微波實(shí)驗(yàn)，ADS軟件也沒有安裝，ADS軟件也不會(huì)是使用，一切從零開始，所以在做本次實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到極大的困難，首先軟件的破解十分的坑爹，首先安裝了2011-01根據(jù)網(wǎng)上給的破解方法破解，結(jié)果破解失敗，軟件無法使用，由于配置的問題，浪費(fèi)了很多時(shí)間，后來安裝了2009版本