2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告要点
阻抗变换器的设计思路
阻抗变换器的设计思路阻抗变换器设计思路阻抗变换器是一种电路,用于将一个电路的阻抗变换成另一个电路的阻抗。
它在电路设计和信号传输中起着重要的作用。
本文将介绍阻抗变换器的设计思路和一些常见的实际应用。
1. 阻抗变换器的基本原理阻抗变换器的基本原理是利用电路中的电感、电容和电阻等元件,通过合理的连接和参数选择,将输入电路的阻抗转换为输出电路的阻抗。
其中,电感元件用于变换电感阻抗,电容元件用于变换电容阻抗,电阻元件则用于调节电路的阻抗大小。
2. 阻抗变换器的设计步骤阻抗变换器的设计一般包括以下几个步骤:(1) 确定输入和输出电路的阻抗特性:根据实际需求,确定输入电路和输出电路的阻抗特性,包括阻抗大小、频率响应等。
(2) 选择合适的阻抗变换器类型:根据输入和输出电路的阻抗特性,选择合适的阻抗变换器类型,例如LC阻抗变换器、π型阻抗变换器等。
(3) 计算元件参数:根据所选阻抗变换器类型的特性,计算需要的电感、电容和电阻元件的数值,以及它们的连接方式。
(4) 模拟仿真和调试:使用电路仿真软件进行模拟仿真,检验设计的阻抗变换器是否满足要求。
根据仿真结果进行调试,优化设计。
(5) 实验验证和优化:将设计好的阻抗变换器进行实际搭建和测试,验证其性能是否符合预期。
根据实验结果进行优化和改进。
3. 阻抗变换器的应用阻抗变换器在电子电路设计和信号传输中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景:(1) 通信系统:阻抗变换器被用于匹配发送器和接收器之间的阻抗,以最大限度地传输信号。
(2) 功率放大器:阻抗变换器被用于匹配功率放大器的输出阻抗和负载之间的阻抗,以提高功率传输效率。
(3) 滤波器:阻抗变换器被用于调整滤波器的输入和输出阻抗,以实现所需的频率响应。
(4) 传感器接口:阻抗变换器被用于将传感器的阻抗变换成适合输入信号处理电路的阻抗。
(5) 音频系统:阻抗变换器被用于匹配音频设备之间的阻抗,以最大限度地传输音频信号。
4. 阻抗变换器的设计注意事项在设计阻抗变换器时,需要注意以下几点:(1) 阻抗匹配:阻抗变换器的设计目标是实现输入和输出电路之间的阻抗匹配,以最大限度地传输信号。
微波实验报告
微波实验报告之前⽹上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中⼼频率上,否则都不对,还有⽼师验收的时候如果⾃⼰⼼情很不好,只要她发现⼀点错误就会坚定的认为不是⾃⼰做的,所以⼀定要确保没有错误,原理⼀定要弄清楚.愿后来⼈好运~~~实验2 微带分⽀线匹配器⼀.实验⽬的:1.熟悉⽀节匹配的匹配原理2.了解微带线的⼯作原理和实际应⽤3.掌握Smith图解法设计微带线匹配⽹络⼆.实验原理:1.⽀节匹配器随着⼯作频率的提⾼及相应波长的减⼩,分⽴元件的寄⽣参数效应就变得更加明显,当波长变得明显⼩于典型的电路元件长度时,分布参数元件替代分⽴元件⽽得到⼴泛应⽤。
因此,在频率⾼达GHz以上时,在负载和传输线之间并联或串联分⽀短截线,代替分⽴的电抗元件,实现阻抗匹配⽹络。
常⽤的匹配电路有:⽀节匹配器,四分之⼀波长阻抗变换器,指数线匹配器等。
⽀节匹配器分单⽀节、双⽀节和三⽀节匹配。
这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳(或串联适当的电抗),⽤附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波,以达到匹配的⽬的。
此电纳或电抗元件常⽤⼀终端短路或开路段构成。
本次实验主要是研究了微带分⽀线匹配器中的单⽀节匹配器和双⽀节匹配器,我都采⽤了短路模型,这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳,⽤附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。
单⽀节调谐时,其中有两个可调参量:距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。
匹配的基本思想是选择d ,使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+JB形式。
然后,此短截线的电纳选择为-JB,然后利⽤Smith圆图和Txline,根据该电纳值确定分⽀短截线的长度,这样就达到匹配条件。
双⽀节匹配器,⽐单⽀节匹配器增加了⼀⽀节,改进了单⽀节匹配器需要调节⽀节位置的不⾜,只需调节两个分⽀线长度,就能够达到匹配,但需要注意的是,由于双⽀节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配,所以不能在匹配禁区内。
2.微带线从微波制造的观点看,这种调谐电路是⽅便的,因为不需要集总元件,⽽且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。
第1 2组渐变阻抗变换
ii
iii 苏州大学应用技术学院毕业设计 (论文)
目录 第一章 绪论 ....................................... 1
第 1.1 节 微波渐变阻抗变换器的研究背景 ................... 1 第 1.2 节 微波渐变阻抗变换器的研究思路 ................... 2 第 1.3 节 软件介绍 ....................................... 2 第 1.4 节 论文的结构 ..................................... 2
第 1.4 节 论文的结构
第一章为绪论,阐述了课题研究的背景,研究的思路,设计过程中所用软件的简单介 绍。 第二章对微波渐变阻抗变换器进行了理论分析,包括传输线理论,阻抗变换器,渐变 阻抗变换器的理论分析。 第三章介绍了微波渐变阻抗变换器的设计与调试,包括对微带线的设计与仿真,加入 阻抗变换器之后的整个系统的设计与仿真,根据模型图制作成实物并调试的过程。
1
2 苏州大学应用技术学院毕业设计 (论文)
天线是一种特定的阻抗匹配器,实现射频 /微波信号在封闭传输线和空气媒质之间的 匹配传输。
第 1.2 节 微波渐变阻抗变换器的研究思路
在微波系统中,消除或降低反射波的问题一直是微波技术(当然也包括其他各频段的 传输系统)中的重要技术课题。微波系统造成反射的因素很多,如负载阻抗与传输线的波 阻抗不相等;同类型的不同型号的传输线连接;不同类型的传输线连接;传输线中接入各 种必要的元器件等。传输线上反射波的存在使传输线的工作状态变坏;负载得到的信号功 率减小;系统的工作容量降低;传输信号的波形也要受到影响。为了达到消除或减小反射 波的目的,在传输线的适当位置加入调配元件或网络,以它们产生的新的反射波去抵消传 输线上原有的反射波,从而实现匹配,微波渐变阻抗变换器则是采用了这一思想。
阻抗变换器设计
射频电路设计实训报告设计题目阻抗变换器设计系别年级专业设计组号学生姓名/学号指导教师摘要:射频设计的主要工作之一,就是使电路的某一部分与另一部分相匹配,在这两部分之间实现最大功率传输,这就需要在射频电路中加入阻抗变换器从而达到阻抗匹配的目的。
阻抗变换器就是起到将压电传感器的高阻抗变换为信号放大处理部分需要的低阻抗。
本设计是关于阻抗匹配和阻抗转换器的一些阻抗匹配电路以及阻抗匹配的方法,用以实现匹配以及50Ω到75Ω以及75Ω到50Ω的阻抗转换器。
从而得到所需要的输出阻抗以达到变换的目的。
本次实验以2个无源阻抗匹配器为例,分别采用简单的电容电感的方式设计所需要的阻抗转换器,整理出实物并进行测试。
Abstract: One of the main RF design is a part of the circuit and the other part of the match between the two parts to achieve maximum power transfer, which requires adding the RF circuit impedance converter to achieve impedance matching purposes. Impedance transformer is played to a high impedance piezoelectric sensor signal amplification process is transformed into some of the needs of low impedance. This design is about impedance matching and impedance converter circuit and impedance matching impedance matching some of the methods used to achieve matching and 50Ω to 75Ω and 75Ω to 50Ω impedance converter. In order to get the required output impedance of achieving the purpose of transformation. The experiment with two passive impedance matching device, for example, capacitance and inductance, respectively, a simple way to design the required impedance converter to produce a physical and tested. 关键词: 射频设计 阻抗变换器 阻抗匹配 无源一、基本阻抗匹配理论当负载阻抗与传输线特性阻抗不相等或连接两段特性阻抗不同的传输线时,由于阻抗不匹配会产生反射现象,从而导致传输系统的功率容量和传输效率下降,负载不能获得最大功率。
2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告详解
2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务1.1名称:设计一个工作频率为2.4GHZ,输入阻抗为50Ω,输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标:S11<-20dB,S21<-0.7dB,re(Z0)=50Ω,VWAR尽量接近于1。
二、设计过程2.1原理:2.1.1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多,匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波,使它恰好和负载引起的反射波等幅反相,彼此抵消,从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善,传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中,常用的匹配方法有:(1)电抗补偿法:在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件,如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等,使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消,从而实现匹配传输,这些电抗负载可以是容性,也可以是感性,其主要有点是匹配装置不耗能,传输效率高。
(2)阻抗变换法:采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
(3)发射吸收法:利用铁氧体元件的单体传输特性(如隔离器等)将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统,希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收,以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配,同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
2.1.2 阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器,使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件,要求可调以适应不同负载,其本身不能有功率损耗,应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相),即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
2.1.3 λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段,它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配,以保证最大功率的传输;此外,在微带电路中,将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射,也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务名称:设计一个工作频率为,输入阻抗为50Ω,输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
主要技术指标:S11低于-20dB,S21接近,re(Z0)接近50Ω,VWAR接近1。
二、设计过程1.原理:1.1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多,匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波,使它恰好和负载引起的反射波等幅反相,彼此抵消,从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善,传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中,常用的匹配方法有:(1)电抗补偿法:在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件,如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等,使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消,从而实现匹配传输,这些电抗负载可以是容性,也可以是感性,其主要有点是匹配装置不耗能,传输效率高。
(2)阻抗变换法:采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
(3)发射吸收法:利用铁氧体元件的单体传输特性(如隔离器等)将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统,希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收,以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配,同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
.阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器,使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件,要求可调以适应不同负载,其本身不能有功率损耗,应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相),即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
. λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段,它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配,以保证最大功率的传输;此外,在微带电路中,将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射,也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
应用于无线传感器网络2. 4 GHz的低噪声放大器设计
应用于无线传感器网络2. 4 GHz的低噪声放大器设计因为工具的局限性,仿真S参数时无法显示Sop t曲线,噪声匹配很难做到最优。
在实际设计过程中,当共源管M1、M2 宽长比以及其偏置电路都已经确定时,可以通过扫描Cex参数,比较最小噪声系数NFmin ,选取其最佳值。
当最小噪声系数NFmin确定后,再通过进一步调节Cex ,尽量满足功率匹配。
在此过程中,必需同时关注噪声系数NF和最小噪声系数NFmin的变幻,最后通过比较,挑选折中的优化结果,确定恰当的Cex和Ls、Lg 值。
1. 3 输出匹配电路输出端通过漏极电感并联、串联电容的结构实现阻抗匹配。
漏极电感的选取对低噪声放大器的性能有较大影响。
电感值的大小挺直影响放大器的增益。
较大感值的电感可以增强LC并联谐振电路的等效阻抗,从而带来更高的电压增益。
但是大电感的自谐振频率较低,而射频电路要求的工作频率却很高。
同时,大电感也会占用更大的芯片面积,引入较大的噪声。
而且,当电感值过大使放大器输出阻抗实部超过50Ω时,必须通过在输出端并联电感或增强源极尾随器等缓冲电路的办法才干将输出阻抗匹配到50Ω。
假如挺直并联电感,则会使输出端直流短路,要解决这个问题,则必需串联一个大电容后再将此电感并入电路,对于整体设计来说,引入了更多的无源元件,一方面大大影响了电路性能,另一方面也占用了更多面积。
而增强一级缓冲电路,则会增强放大器的额外功耗。
对于无线传感器网络节点中的模块,这两种办法都不行行。
因此,详细设计时,需选取恰当的电感,既能保证应有的增益,又可以使输出阻抗实部在50Ω附近。
因为该电路结构具有较高的隔离度,输出端阻抗的调节对输入端影响不大,可以在输出端单独举行匹配。
详细设计过程中,可以首先在输出端只衔接漏极电感Ld ,通过仿真其S22参数,仿真其对应频率2. 43GHz 下的输出阻抗。
然后对比Smith圆图,先并联电容将输出阻抗实部调节到50Ω,再通过串联电容,将输出阻抗虚部调节到0。
微波技术实验报告
微波技术虚拟实验报告一、实验名称微波低通滤波器二、设计要求设计一个切比雪夫式微波低通滤波器,技术指标为:截止频率f c=2.2GHz,在通带内最大波纹L Ar=0.2dB,S11小于-16dB;在阻带频率f s=4GHz处,阻带衰减L As是不小于30 dB。
输入,输出端特性阻抗Z0=50Ω。
方法一:用微带线实现,基片厚度H=800um,T=10um,相对介电常数εr=9.0;高阻抗线特性阻抗Zoh =106Ω,低阻抗线Z01=10Ω。
方法二:用同轴线实现,其外导体直径为D0=16mm;高阻抗线特性阻抗Zoh=138Ω;低阻抗线内,外导体间相对介电常数εr =2.54,低阻抗线特性阻抗Z01=1。
确定滤波器的结构尺寸,测量滤波器的参数S11,S21,进行适当调节,使之达到最佳。
记录滤波器的最终结构尺寸,总结设计,调节经验。
三、实验仪器硬件:PC机软件:Microwave Office软件四、设计步骤1.确定原型滤波器生成原形滤波器时,在参数定义页设置N:5 元件数目为5;FC:2.2 截止频率为2.2GHz;PP:Ripple(dB) 带内参数为波纹衰减PV:0.2 波纹衰减值为0.2dBRS:50 输入端特性阻抗为50ΩRL:50 输出端特性阻抗为50Ω生成名为Fliter的原形滤波器的原理图,以及相关的测量图,优化项。
最终得到电路图,如下所示:设置工作频率,分析后得到滤波器相应结果,包括S11,S21参数。
设置优化目标,即f <2.2GHz时,S11<-16dB,S21 >-0.2dB; f >4GHz, S21<-30Db;目标设定完成后进行优化。
优化结束后,得到滤波器相应结果,包括S11,S21参数,如下图所示:五、实验数据记录1.根据优化结果,将原型滤波器的各个已优化的参数值填入表1,如下所示:2.计算滤波器的实际尺寸(1)微带线结构○1高阻抗线先计算高抗阻线的宽度。
18GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
.1.8GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务1.1名称:设计一个工作频率为1.8GHZ,输入阻抗为50Ω,输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标:S11低于-20dB,S21接近0.7dB,re(Z0)接近50Ω,VWAR接近1。
二、设计过程1.原理:1.1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多,匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波,使它恰好和负载引起的反射波等幅反相,彼此抵消,从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善,传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中,常用的匹配方法有:(1)电抗补偿法:在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件,如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等,使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消,从而实现匹配传输,这些电抗负载可以是容性,也可以是感性,其主要有点是匹配装置不耗能,传输效率高。
(2)阻抗变换法:采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
(3)发射吸收法:利用铁氧体元件的单体传输特性(如隔离器等)'..将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统,希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收,以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配,同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
1.2.阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器,使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
阻抗匹配图3-1匹配器是一个两端口的微波元件,要求可调以适应不同负载,其本身不能有功率损耗,应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相),即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
1.3 . λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段,它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配,以保'. .证最大功率的传输;此外,在微带电路中,将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射,也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
2.4GHz低噪声放大器
2.4GHz低噪声放大器概述2.4GHz低噪声放大器是一种广泛应用于射频收发系统中的重要组件,其主要功能是放大输入信号并降低噪声功率,以提高系统的灵敏度和性能。
在无线通信、雷达、卫星通信等领域中,低噪声放大器发挥着关键作用。
本文将介绍2.4GHz低噪声放大器的工作原理、设计要点以及常见的应用案例。
工作原理2.4GHz低噪声放大器的工作原理基于通信系统中的信号放大和噪声特性。
在信号传输过程中,原始信号的功率很小,为了保持信号的强度,需要将其放大到一定的幅度。
放大信号时,要尽量避免引入额外的噪声,以免干扰原始信号。
低噪声放大器的关键是降低输入信号的噪声功率,在放大信号的同时尽量减小噪声的增益。
这通常通过选择合适的器件和电路设计来实现。
在2.4GHz频段,常用的器件包括高电子迁移率晶体管(HEMT)、增强型场效应晶体管(eFET)和双极晶体管(BJT)等。
设计要点1. 选择合适的器件在设计2.4GHz低噪声放大器时,需要选择合适的器件来实现高增益和低噪声。
一般来说,HEMT器件在高频率下具有较低的噪声指标,可以被视为较好的选择。
此外,还应考虑器件的线性度、功耗和可靠性等因素。
2. 优化电路布局电路布局对低噪声放大器的性能有重要影响。
合理的布局可以减小电路之间的相互干扰,降低噪声水平。
应尽量缩短信号线和功率线的长度,减小回路面积,同时避免引入额外的杂散电容和电感。
此外,分析和优化传输线、匹配网络和功率供应电路等也是布局设计的重点。
3. 进行合理的匹配网络设计匹配网络在低噪声放大器中起到了很重要的作用。
合理设计匹配网络可以提高信号的传输效率和匹配度,降低反射损耗和噪声功率。
常用的匹配网络包括巴尔孔匹配器、L型匹配器和Pi型匹配器等。
4. 使用合适的供电电源供电电源的稳定性和纹波水平对低噪声放大器的性能有直接影响。
使用合适的供电电源可以降低噪声水平,提高放大器的线性度和稳定性。
应选择低纹波的稳压器或低噪声放大芯片作为供电电源,同时注意供电线和信号线的分离布线。
2.45GHz微带天线设计毕业设计开题报告
南京工程学院毕业设计开题报告课题名称: 2.45GHz微带天线设计__________ 学生姓名:____________________________________ 指导教师:____________________________________ 所在系部:通信工程学院 ____________ 专业名称:____________ 电子信息工程 ____________南京工程学院2014年3月1日说明1.根据南京工程学院《毕业设计(论文)工作管理规定》,学生必须撰写《毕业设计(论文)开题报告》,由指导教师签署意见、教研室审查,系教学主任批准后实施。
2.开题报告是毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
学生应当在毕业设计(论文)工作前期内完成,开题报告不合格者不得参加答辩。
3.毕业设计开题报告各项内容要实事求是,逐条认真填写。
其中的文字表达要明确、严谨,语言通顺,外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词,须注出全称。
4.本报告中,由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述,应不少于2000 字,没有经过整理归纳,缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。
5.开题报告检查原则上在第1~3 周完成,各系完成毕业设计开题检查后,应写一份开题情况总结报告。
毕业设计(论文)开题报告2.45GHz 微带天线 、设计内容与要求: 1、 中心频率2450MHz 带宽20% 增益:大于 6dBi ;阻抗匹配良好 2、 利用HFSS 软件仿真设计或ADS 仿真设计。
3、硬件制作、调测。
二、设计主要任务: 本设计以单片机为核心,设计了一个基于 GSM 短信模块的包含不同测温需求 以及存储、报警等功能的无线测温系统。
系统主要由温度采集与信息传输两个部分 组成:温度传感器 DS18B20现场检测的温度直接以单总线的数字方式传输给单片 机。
当单片机发生串口中断时, 单片机启动TC35i 模块,读取短信内容和手机号码, 根据内容通过信息采集系统采集所需的数据, 然后将采集到的数据进行 Text 编码, 通过GSM 网络发送给用户,这样就满足了远程测温的要求。
24GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告.
2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务1.1名称:设计一个工作频率为2.4GHZ,输入阻抗为50Ω,输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标:S11<-20dB,S21<-0.7dB,re(Z0)=50Ω,VWAR尽量接近于1。
二、设计过程2.1原理:2.1.1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多,匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波,使它恰好和负载引起的反射波等幅反相,彼此抵消,从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善,传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中,常用的匹配方法有:(1)电抗补偿法:在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件,如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等,使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消,从而实现匹配传输,这些电抗负载可以是容性,也可以是感性,其主要有点是匹配装置不耗能,传输效率高。
(2)阻抗变换法:采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
(3)发射吸收法:利用铁氧体元件的单体传输特性(如隔离器等)将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统,希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收,以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配,同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
2.1.2 阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器,使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件,要求可调以适应不同负载,其本身不能有功率损耗,应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相),即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
2.1.3 λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段,它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配,以保证最大功率的传输;此外,在微带电路中,将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射,也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
2.4GHz天线设计-仿真报告
微波技术与天线课程设计报告仿真结果课题: 2.4GHz天线的设计院系:文正学院电子信息系专业:2012级通信工程姓名:郑富成学号:1217408034指导老师:刘学观日期:2014年12月25日一、设计名称2.4GHz 微带贴片天线二、设计目标1.设计2.4GHz的天线,使其在2.4GHz处产生谐振2.回波损耗3.驻波比4.三、设计过程微带天线主要参数如图,w为辐射贴片的宽度,L为长度。
L1为馈线的长度,w1为馈线的宽度。
1.微带辐射贴片尺寸估算微带辐射贴片的宽度:由相关数据:,f=2.4Ghz, 。
解得:W0=38.03mm辐射贴片的长度L0一般取。
考虑到边缘缩短效应后,实际上的辐射单元长度L0应为:其中为等效辐射缝隙长度,为有效介电常数。
带入,,W0=38.03mm 得所以L0=29.11mm2.馈电点位置微带线馈电点位置选在辐射贴片的中点,此时馈电点和辐射贴片边缘距离为Z=w/2=19.0153.输入阻抗如果采用微带线馈电方式,馈电点到辐射贴片边缘拐角的距离为z,则微带线的输入导纳近似为:式中:由此,计算出输入阻抗4.阻抗匹配输入阻抗一般不符合微波器件通用的系统,所以在设计微带线馈电矩形微带天线时,可加上一段的阻抗变换器。
则阻抗变换器的特性阻抗:借由此可以计算出馈线的宽度由下式及解得:四、参数汇总由以上可以得到各变量的理论值:h/mm80 80 1.16 31.25 3.06 29 1.6五、仿真过程采用如上数据,在HFSS中绘制侧馈微带天线,如图3.1所示:图3.1 理论数据建模仿真结果不理想,虽然衰减非常好,但频率偏差大约24MHz。
应该能够做得更好对L0从45.1到45.5mm进行扫描,得到图3.2图3.2 对扫描结果最终选择radition=58.11mm,是中心频率在2.4GHz。
接下来调整radition_l,最终选择radition_l=29.11mm。
最终的结果图如图3.3至3.5所示。
2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务1.1名称:设计一个工作频率为2.4GHZ,输入阻抗为50Ω,输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标:S11<-20dB,S21<-0.7dB,re(Z0)=50Ω,VWAR尽量接近于1。
二、设计过程2.1原理:2.1.1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多,匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波,使它恰好和负载引起的反射波等幅反相,彼此抵消,从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善,传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中,常用的匹配方法有:(1)电抗补偿法:在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件,如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等,使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消,从而实现匹配传输,这些电抗负载可以是容性,也可以是感性,其主要有点是匹配装置不耗能,传输效率高。
(2)阻抗变换法:采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
(3)发射吸收法:利用铁氧体元件的单体传输特性(如隔离器等)将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统,希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收,以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配,同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
2.1.2 阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器,使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件,要求可调以适应不同负载,其本身不能有功率损耗,应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相),即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
微带线阶梯型阻抗变换器(50ohm到100ohm)设计with HFSS
width of port
4◆仿真结果
仿真结果在下一页。仿真结果很好,但与后来网分仪的结果差别很大。不过从网分仪上看出此次所做的实物还是实现了在2.4GHz频率信号下做阻抗变换的功能,同时可观察到该器件在2.556GHz信号下效果最好。
height of ground
height of substrate
width of the strip whose function is to convert the impedance
length of the strip whose function is to convert the impedance
}
LEN=c*1000/(4.0*f0*(sqrt(Ee)));
printf("导体宽度w=%lf毫米\n",w);
printf("等效介电常数Ee=%lf\n",Ee);
printf("导体长度LEN=%lf毫米\n",LEN);
}
else
{
bijiao=44.0-2*Er;
if(Z0>bijiao)
4.0/PI))/Er)/(2.0*Er+2.0);
w=h/((exp(A))/8.0-1/(4.0*exp(A)));
Ee=(Er/2.0+1.0/2.0)/pow((1-(log(PI/2.0)+(log(4.0/PI))/Er)*
(Er-1)/(2.0*A*(Er+1))),2);
}
if(Z0<bijiao)
wz=h/((exp(A))/8.0-1/(4.0*exp(A)));
2.4GHz低噪声放大器
2.4GHz低噪声放大器介绍2.4GHz低噪声放大器是一种广泛应用于通信领域的射频(Radio Frequency,RF)放大器。
其主要功能是放大接收信号,并降低噪声,以提高系统的性能和可靠性。
本文将介绍2.4GHz低噪声放大器的原理、设计和性能评估。
原理2.4GHz低噪声放大器的设计基于微波电子学和射频信号处理的原理。
其主要组成部分包括放大器芯片、功率供应和输入输出匹配电路。
放大器芯片放大器芯片是2.4GHz低噪声放大器的核心部件。
它通常采用双极性晶体管或场效应晶体管作为放大元件。
放大器芯片能够将输入信号放大到足够的功率水平,同时降低噪声。
在设计过程中,需要考虑功耗、线性度和噪声指标等关键参数。
功率供应功率供应是2.4GHz低噪声放大器的能量来源,通常采用直流电源。
为了确保放大器稳定工作,功率供应需要提供稳定的电流和电压。
输入输出匹配电路输入输出匹配电路用于确保信号在放大器与外部电路之间的良好匹配。
匹配电路通常由传输线、阻抗匹配器和耦合器等组成。
设计合适的匹配电路可以提高信号传输效率和降低信号反射损耗。
设计2.4GHz低噪声放大器的设计需要考虑多个因素,包括频率特性、噪声指标、稳定性和线性度等。
频率特性频率特性是指放大器在不同频率下的增益和相位特性。
为了满足系统的要求,设计中需要注意放大器在2.4GHz频段内的增益稳定性和相位延迟。
噪声指标噪声指标是评估放大器性能的重要参数之一。
低噪声放大器需要具备良好的噪声指标,以避免对接收信号造成干扰。
在设计中,需要选择合适的晶体管和优化电路布局,以降低噪声水平。
稳定性稳定性是指放大器在不同工作条件下的性能稳定性。
设计中需要考虑温度、电源变化和负载变化等因素对放大器的影响,并采取相应的措施,如反馈电路和稳定电源。
线性度线性度是指放大器在输入信号较大时输出幅度与输入信号大小之间的关系。
良好的线性度可以确保放大器能够准确放大输入信号,而不会产生失真。
性能评估对2.4GHz低噪声放大器的性能评估主要包括增益、噪声系数、带宽和稳定性等。
2.4+GHz射频低噪声放大器分析与设计
本文设计了一个基于TSMC 0.18p.m CMOS工艺。工作频 率为2.4 GHz的射频低噪声放大器,通过优化达到了较好的性 能。电路结构如图l所示,电路采用的是电感源极负反馈的共 源一共栅结构(ca蚰ede结构、.这种结构可以在提供较低的噪声 系数的同时.实现50n的输入阻抗。
r、图l LNA电路结梅
提供良好的隔离,并减小了M1漏栅电容Cd的影响。Ml和M2 组成电流镜,由于电阻的阻值随温度变化.为了保持偏置支路稳
定,采用电流源SRCl提供稳定的偏置电流。Rk是偏置电阻,k 和I’完成输人端口阻抗匹配,在第二级电路中.k、L和cd完成 输出端口阻抗匹配,C· ’:
Abstract:The aspects of noise。linearity,impedance mashing,the design methoddo舒0f the[ow-noi∞amplifier is preseaated in de-
tail.based the principle of the low-noisB amplifier.This circuit is designed in a TSMC 0.18pan CMOS process and simulated埘tII
,(广西大学)王宁章周长川
wANG NINGZHANG ZHOU CHANGCHUAN
摘要:从低噪声放太器的设计原理出发。从噪声、线性度、阻抗匹配等方面详细甘论了低噪声放大器的设计。电路采用TSMC 0.18tin CMOS工艺进行设计。利用ADS200SA时电路进行模拟。结果袁明.它的噪声系数为1.768 dB。正向功率增益为 20.36 dB,IIP3为2.34dBm,工作电压1.5 V时,功耗小于12row。 关键词:低噪声放大器(LNA);线性度;匹配 : 中图分类号:TN7lO TN431.1文献标识码:A
微带多节阻抗变阻器的设计仿真
实验 微带多节阻抗变阻器的设计仿真一.实验目的1) 掌握微带多节阻抗变组器的设计2) 掌握用VOLTAIRE XL 进行仿真及优化设计二.实验原理变阻器是一种阻抗变换元件,它可以接于不同数值的电源内阻和负载电阻之间,将 两者起一相互变换作用获得匹配,以保证最大功率的传输;此外,在微带电路中,将两不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射,也应在两者之间加变阻器。
单节λ/4 变阻器是一种简单而有用的电路,其缺点是频带太窄。
为了获得较宽的频 带,可以采用多节阻抗变换器。
采用综合设计法进行最佳多节变阻器设计,目前较多使用的有最大平坦度契比雪夫多项式。
等波纹特性多节变阻器比最平坦特性多节变阻器具有更快宽的工作频带。
在微带线形式中,当频率不太高而色散效应可忽略时,各位带线的特性阻抗和相速 均与频率无关,因此属于均匀多节变阻器。
多节变阻器如图一所示。
其每节点长度均为θ;Z0,Z1,Z2……,Zn 为各界的特性阻 抗,Zn+1 为负载阻抗,并假设Zn+1>Zn,……Z2>Z1,Z1>Z0连接处驻波比ρ1 ρ2…… ρn+1反射系数Γ1 Γ2…… Γn+1定义下列公式为变阻器的相对带宽和中心波长:)2121(2g g g g Wq λλλλ+-= 212120g g g g g λλλλλ+⋅=其中1g λ和λg2分别为频带边界的传输线波长,0g λ为传输线的中心波长,Wq 为相对带宽。
去编组其每段长度为传输线波长的四分之一,即4/0g l λ=。
一般来讲,微带变阻器的设计步骤为:1)根据给定指标,查表(最平坦型或等波纹型)确定微带变阻器的节数n 。
2)查表得到各段线的特性阻抗。
3)利用TXLINE 计算相应微带线的长度及宽度。
三.实验内容设计仿真等波纹型微带多节变阻器,给定指标:在2GHZ —6GHZ 的频率范围内,阻抗从50Ω变为10Ω,驻波比不应超过1.15,介质基片εr=9.6,厚度h=1mm,在此频率范围内色散效应可忽略。
课程设计阻抗变换器
课程设计阻抗变换器一、课程目标知识目标:1. 学生能理解阻抗变换器的基本概念,掌握其工作原理和电路组成。
2. 学生能掌握阻抗变换器的数学模型,并运用相关公式进行计算。
3. 学生了解阻抗变换器在实际应用中的功能,如信号匹配、滤波等。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析并设计简单的阻抗变换器电路。
2. 学生能够使用仿真软件对阻抗变换器电路进行仿真,观察其性能。
3. 学生能够通过实验,验证阻抗变换器的工作原理,并分析实验结果。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子技术的兴趣,增强学习动力。
2. 学生通过小组合作,培养团队协作能力和沟通能力。
3. 学生认识到阻抗变换器在现代电子技术中的重要性,增强社会责任感。
分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程为电子技术基础课程,旨在让学生掌握阻抗变换器的原理和应用。
2. 学生特点:学生为高中二年级学生,具有一定的物理和数学基础,对电子技术有一定了解。
3. 教学要求:结合学生特点和课程性质,本课程要求教师以实例教学为主,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力。
1. 阻抗变换器基本概念:讲解阻抗变换器的定义、分类及其在电子电路中的应用。
教材章节:第二章第四节“阻抗变换器”2. 阻抗变换器工作原理:分析阻抗变换器的工作原理,包括电压变换、电流变换和阻抗匹配。
教材章节:第二章第五节“阻抗变换器的工作原理”3. 阻抗变换器电路组成:介绍阻抗变换器的主要组成部分,如变压器、电容、电感等。
教材章节:第二章第六节“阻抗变换器的电路组成”4. 阻抗变换器的数学模型:讲解阻抗变换器的数学模型,推导相关公式。
教材章节:第二章第七节“阻抗变换器的数学模型及公式推导”5. 阻抗变换器应用实例:分析阻抗变换器在信号匹配、滤波等领域的应用。
教材章节:第二章第八节“阻抗变换器的应用实例”6. 阻抗变换器电路设计与仿真:教授如何设计简单的阻抗变换器电路,并使用仿真软件进行性能分析。
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2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
一、设计任务
1.1名称:设计一个工作频率为
2.4GHZ,输入阻抗为50Ω,输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标:S11<-20dB,S21<-0.7dB,re(Z0)=50Ω,VWAR尽量接近于1。
二、设计过程
2.1原理:
2.1.1 阻抗匹配的概念
阻抗匹配元件在微波系统中用的很多,匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波,使它恰好和负载引起的反射波等幅反相,彼此抵消,从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善,传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中,常用的匹配方法有:
(1)电抗补偿法:在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件,如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等,使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消,从而实现匹配传输,这些电抗负载可以是容性,也可以是感性,其主要有点是匹配装置不耗能,传输效率高。
(2)阻抗变换法:采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
(3)发射吸收法:利用铁氧体元件的单体传输特性(如隔离器等)
将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统,希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收,以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配,同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
2.1.2 阻抗匹配的方法
阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器,使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配
匹配器是一个两端口的微波元件,要求可调以适应不同负载,其本身不能有功率损耗,应由电抗元件构成。
匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相),即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
2.1.3 λ/4阻抗变换器
λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段,它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配,以保
证最大功率的传输;此外,在微带电路中,将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射,也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
当负载阻抗与其传输线的波阻抗不相等,或两段波阻抗不同的传输线相连接时,在其间接入阻抗变换器可以消除或减少传输线上的反射波以获得匹配。
对某些传输线如金属波导,因其封闭性和制品的标准性,阻抗变换器要做成准用元件;而对于微带线则可根据负载情况设计微带阻抗变换阶段,并与微带电路一同光刻腐蚀(或真空镀膜的方法)一次形成。
阻抗变换器的最基本形式是利用四分之一波长线的阻抗变换特性。
在两个特性阻抗不同的传输线之间插入一段或多段不同特性阻抗的
传输线,佘当选取其长度、特性阻抗的值和节(段)数,就可以在一定带宽内驻波比低于某个给定的值。
这种变换装置成为阶梯式阻抗变换器。
λ/4阻抗变换器由一段特性阻抗为Z01的λ/4传输线构成。
如图3-2-1所示
图3-2-1 λ/4阻抗变换器原理性示意图
由(3-4)、(3-5)可画出|Γ|随θ(或f)变化的曲线;曲线作周期为π的变化。
设允许|Γ|≤|Γ|m,则其工作带宽对应于Δθ限定的范围频率。
由于θ偏离π/2时|Γ|曲线急剧下降,故工作带宽很窄。
图3-2-2 单节λ/4阻抗变换器的带宽特性
微带线λ/4阻抗变换器,一般都是保持变换段的导体带与接地板之间的距离不变,介质材料也不变,阻抗的变换是通过改变代替带的宽度来实现的。
λ/4阻抗变换器只有在中心频率或其附近很窄的频带内,才能满足一定的匹配要求;当频率偏离中心较大时,匹配性能急剧下降。
微波阻抗变换器的作用是消除反射,提高传输效率,改善系统稳定性。
阻抗匹配元件种类很多,主要的有螺钉调配器、阶梯阻抗变换器和渐变型阻抗变换器三种。
本次主要研究的是渐变阻抗变换器,渐变线是其特性阻抗按一定规律平滑的由一条传输线的特性阻抗过渡到另一
条传输线的特性阻抗。
从理论上讲,多级变换器的阻抗越多,其匹配频带越宽,多阶梯阻抗变换器随着阶梯数目的增加带来了尺寸的增加和造价的增大,工程上考虑到尺寸、成本、性能发展出了渐变阻抗变换器,,因为它有更好
地带宽匹配性能。
图2-2给出了渐变阻抗变换器的图形:
在设计之前有必要先了解一下微带线端口设计,如下图给出了微带线端口设计模型:
(1)50Ω微带线
50Ω微带线模型
50Ω微带线的特性阻抗实部
由图可以看出在2.4GHz时,微带线阻抗的实部约为49.9069Ω,接近50Ω,此时微带线的宽度约为3.15mm与理论值2.99mm相差不
大。
(2)30Ω微带线
30Ω微带线模型
30Ω微带线的特性阻抗实部
由图可以看出在2.4GHz时,微带线阻抗的实部约为29.9607Ω,接近30Ω,此时微带线宽度为6.7mm和理论值4.18相差不大。
所以建模型时50Ω的宽度为(w1)3.15mm,长度为(l1)10mm,50Ω的宽度为(w2)6.7mm,长度为(l2)15mm,渐变线长度为(l3)31.25mm.
2.2关键参数优化:
L3(渐变线长度):32.2mm-32.7mm,count 5
优化图
三、设计结果
3.1仿真结果:
3.1.1结构截图
3.1.2参数列表
w:基板宽度 w1:50Ω微带线宽度 l1:50Ω微带线长度
W2:30Ω微带线宽度 l2:30Ω微带线长度 l3:阻抗变换器长度ht:基板高度
3.1.3指标图
S11(回波损耗)图
S21(插入损耗)图
VWSR(驻波比)图
3.2测试结果:
如上图所示,S11(回波损耗)在2.4GHZ时为-50.0745dB<-20dB,符合设计要求。
S21(插入损耗)在2.4GHZ时为-0.7785dB基本等于-0.7dB,符合设计要求。
VWSR(驻波比)在2.4GHZ时为1.0063约等于1,符合设计要求。
Re( Z0)(输入阻抗)在2.4GHZ时为50.8263Ω约等于50Ω,符合设计要求。
四、结论与体会
通过本次作品设计,对于阻抗匹配这部分微波知识有了更深的了解。
同时也对HFSS这个软件的操作也更加熟练,特别是以前不懂的方面,也有了进一步加深认识。
同时也要感谢各位学长学姐的悉心指导。