浙江大學-電磁場與電磁波實驗(第一次)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上本科實驗報告課程名稱：電磁場與微波實驗姓 名：wzh學 院：信電學院專 業(yè)：信息工程學 號：xxxxxxx指導教師：王子立選課時間：周二下9,10節(jié)2017年6月2日CopyrightAs one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of str

2、uggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life.W z h實驗報告課程名稱：_電磁場與微波實驗_指導老師：_王子立_成績：_實驗名稱：_微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量_實驗類型：_電子電路_同組學生姓名：_ _一、實驗目的和要求實驗一 微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量1.了解基本傳輸線、微帶線的特性。2熟悉ADS軟件的基本使用方法。3利用ADS軟件進行基本傳輸線和微帶線的電

3、路設計和仿真。4掌握矢量網絡分析儀測量的方法。實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網絡分析儀測量1.了解基本傳輸線、微帶線的特性。2熟悉網絡參量測量，掌握矢量網絡分析儀的基本使用方法。實驗三 匹配電路設計掌握匹配電路設計的基本原則，學會用ADS進行電路匹配設計。二、實驗內容和原理實驗一 微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網絡分析儀測量實驗三 匹配電路設計3.1基本阻抗匹配理論3.2 廣義阻抗匹配阻抗匹配概念可以推廣到交流電路。,當負載阻抗ZL與信號源阻抗Zs共軛時,即ZL=Z*s時,能夠實現(xiàn)功率的最大傳輸,稱作共軛匹配或廣義阻抗匹配。 如果負載阻抗不滿足共軛匹配條件,就

4、要在負載和信號源之間加一個阻抗變換網絡N,將負載阻抗變換為信號源阻抗的共軛,實現(xiàn)阻抗匹配。三、主要儀器設備1、裝有ADS 軟件的電腦一臺2、矢量網絡分析儀一臺3、微帶電路一套四、操作方法和實驗步驟實驗一 微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量實驗內容1用ADS軟件計算微帶電路尺寸，并分別仿真微帶傳輸線負載為短路、開路、匹配、純電抗和復阻抗情況下的特性。計算及仿真條件如下：（1）工作頻率2.5GHz；（2）特性阻抗50歐姆；（3）微波介質基板特性：相對介電常數(shù)4.6，介質層厚度0.765mm，銅箔厚度0.035mm(1OZ)，損耗正切0.015；實驗內容2用矢量網絡分析儀分別測量微帶傳輸線電路負載為

5、短路、開路、匹配、純電抗和復阻抗情況下的特性。實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網絡分析儀測量實驗內容1查閱“2附錄.矢量網絡分析儀操作說明.pdf”，了解矢量網絡分析儀的原理和使用方法。實驗內容2用矢量網絡分析儀分別測量如圖微帶開路傳輸線模塊的反射特性，并引入電阻負、電容和電感負載測量并分析在不同負載情況下的反射特性。實驗三 匹配電路設計實驗內容1設計L型阻抗匹配網絡，使Zs=（46-j*124）Ohm信號源與ZL=20+j*100Ohm的負載匹配，頻率為2400MHz.實驗內容2設計微帶單枝短截線線匹配電路，使MAX2660的輸出阻抗Zs=（126-j*459）Ohm與ZL=50Ohm的負載匹

6、配，頻率為900MHz.五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理實驗一 微波傳輸線ADS仿真與負載特性測量1、負載端短路（SC）（1）ADS中的原理圖和仿真結果（2）微帶線的設計圖和仿真結果（3）分析從原理圖的結果我們看到，根據(jù) 公式可知當 等于零時， 故史密斯圓圖中位于最外圈，2.5GHz處在圓圖的短路點。在2.5GHz的地方由 知 ，此時可以看到 符合預期。從微帶線仿真結果來看，由于微帶線選用MLSC，本身存在一定的阻抗，故，且反射系數(shù)園接近于最外圓。2、負載端開路（OC）（1）ADS中的原理圖和仿真結果（2）微帶線的設計圖和仿真結果（3）分析從原理圖的結果我們看到，根據(jù) 公式可知當 時， 故史密斯圓圖中位

7、于最外圈，2.5GHz處在圓圖的斷路點。在2.5GHz的地方由 知 ，此時可以看到 符合預期。從微帶線仿真結果來看，由于微帶線選用MLOC，本身存在一定的阻抗，故，且反射系數(shù)園接近于最外圓。3、負載端匹配（1）ADS中的原理圖和仿真結果（2）微帶線的設計圖和仿真結果（3）分析從原理圖的結果我們看到，根據(jù) 公式可知當 時， 故史密斯圓圖中心。由于阻抗匹配，可以看到 ，與仿真結果符合，由于各種原因，仿真結果中Zin存在一個波動。從微帶線仿真結果來看，由于微帶線選用MLIN，本身存在一定的阻抗，故 隨著頻率一直在變化。4、負載端純電抗（1）ADS中的原理圖和仿真結果（2）微帶線的設計圖和仿真結果（3

8、）分析當 是純電抗時， 在最外圓上，但是相位角旋轉了一個角度。在略大于2.5GHz的地方有一個下降峰。微帶線上同樣可以看到 在最外圓上、相位角旋轉了一個角度。但是下降峰在3.0Hz之外。5、負載端復阻抗（1）ADS中的原理圖和仿真結果（2）微帶線的設計圖和仿真結果（3）分析阻抗圓和dB（Zin）都符合理論預期。由于微帶線上存在阻抗的原因，可以看到微帶線的峰值略小于原理圖的峰值，且較于原理圖帶寬增加。實驗二 微波傳輸線負載特性矢量網絡分析儀測量1、沒有負載的初識情況2、負載端 3、負載端 4、負載端短路5、負載端電感6、負載端電容7、普通天線7.1對數(shù)幅度7.2相位7.3駐波比8、微帶天線8.1

9、對數(shù)幅度8.2相位8.3史密斯圓圖可以從圖中看出微帶天線的工作頻率在2.025GHz-2.505GHz之間。實驗三 匹配電路設計1、L型負載匹配網絡（1）Smith 原理圖和ADS電路原理圖（2）S參數(shù)仿真2、微帶單枝匹配（1）Smith 原理圖和ADS電路原理圖（2）構建MLIN微帶線（3）S參數(shù)仿真六、實驗結果與分析實驗一 思考題：1）微帶線的長度為什么選半波長，對應的電長度是多少？選擇半波長的微帶線，可以使得 ，阻抗匹配消除微帶線對結果的干擾。得到的電長度為 2）仿真過程中，為什么掃描的頻率變化時，結果曲線呈現(xiàn)電抗性？當頻率變化（不等于2.5GHz）時，由 知 不再為0，因此 有一個不為

10、零的虛部，微帶線呈點抗性。實驗二 思考題：1）結果與仿真差異1.負載匹配可以看到在49.5 和51 的圓圖中匹配線十分接近圓心，一方面由于負載并沒有完全匹配，另一方面轉接頭的誤差沒有消除。2.電容可以看見圓圖比初始狀態(tài)逆時針旋轉大約60度，和期望的90度相比差了30度，我們把這個誤差歸結為轉接頭帶來的誤差。3.電感可以看見圓圖比初始狀態(tài)順時針旋轉大約75度，和期望的90度相比差了15度，我們把這個誤差歸結為轉接頭帶來的誤差。4.無電阻可以看見圓圖比初始狀態(tài)逆時針旋轉大約150度，和期望的180度相比差了30度，我們把這個誤差歸結為轉接頭帶來的誤差。2）什么是S參數(shù)？S參數(shù)，也就是散射參數(shù)。是微波傳輸中的一個重要參數(shù)。S12為反向傳輸系數(shù)，也就是隔離。S21為正向傳輸系數(shù)，也就是增益。S11為輸入反射系數(shù)，也就是輸入回波損耗，S22為輸出反射系數(shù)，也就是輸出回波損耗。3）如果不校準，直接接入射頻電纜和電路模塊測量會對結果有什么影響？電纜的阻抗會對最終結果造成很大影響，導致最終圓圖不準確。3）分析天線的駐波比特性曲線?？梢钥磳?shù)幅頻曲線，駐波比指駐波波腹電壓與波谷電壓幅度之比，看對數(shù)幅頻曲線的上下最值，其相減后的值即是 4）如何測量轉接頭對測試曲線的影響?？梢杂猛耆ヅ涞淖杩惯M行測試，校準后矢量網絡分析儀上距離圓心的距離就是轉接頭產生的誤差。七、