北邮微波实验报告

信息与通信工程学院电磁场与微波技术实验报告

班级学号班序号亚东2011211116 2011210466 22

实验二微带分支线匹配器

实验目的

1．熟悉支节匹配器的匹配原理

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

实验原理

1.支节匹配器

支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），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。

单支节匹配器：调谐时，主要有两个可调参量：距离d和分支线的长度l。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+YY形式，即Y=Y0+YY，其中Y0=1/Y0 。并联开路或短路分支线的作用是抵消Y的电纳部分，使总电纳为Y0 ，实现匹配，因此，并联开路或短路分支线提供的电纳为−YY，根据该电纳值确定并联开路或短路分支线的长度l，这样就达到匹配条件。

双支节匹配器：通过增加一支节，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（注意双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。

2.微带线

微带线是有介质Y Y(Y Y>1) 和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质Y Y，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为Y Y，介于1和Y Y之间，依赖于基片厚度H和导体宽度W。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为Y Y、基片厚度H和导体宽度W有关。

实验容

已知：输入阻抗Zin=75Ω

负载阻抗Zl=（64+j35）Ω

特性阻抗Z0=75Ω

介质基片εr=2.55，H=1mm

假定负载在2GHz时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=1/4λ，两分支线之间的距离为d2=1/8λ。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz的变化。

实验步骤

1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。

3．设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE计算微带线物理长度和宽度。此处应该注意电长度和实际长度的联系。

4．画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。

5．负载阻抗选择电阻和电感串联的形式，连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为1.8—2.2GHz。

6．添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅值。

7．同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。

仿真调测

单支节

1．根据已知计算出各参量。写入Output Equations。

zl为归一化负载阻抗；zin为归一化输入阻抗；Tl为负载处反射系数；Tin 为输入端反射系数；b为以0.01为步长扫描0~2*PI；R为阻抗处等反射系数圆；Rp为匹配圆；Rj 为大圆。

图表1以实部虚部方式显示

图表2以幅度角度方式显示

绘制步骤：

●将归一化输入阻抗和负载阻抗所在位置标在导纳圆图上

●从负载阻抗处沿等反射系数圆向源旋转，交匹配圆一点，由此确定单支节传输线阻抗为

-0.531245*j，取此经历的电长度为分支线与负载的距离d=198.81°*半波长

●在导纳圆图上标出该点位置，从开路点出发向源方向旋转到标识位置，取此经历的电长

度为分支线的长度l=303.93°*半波长

3．设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE计算微带线物理长度和宽度。

4．画出原理图。注意微带分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。

调谐后的电路图为：

4

5．添加矩形图，添加测量，测量输入端的反射系数幅值。

双支节

1．根据已知计算出各参量。写入Output Equations。

2．画出Smith原图。

绘图步骤：

●根据两枝节间隔长度为1/8波长，绘出辅助圆位置

●在图中标出负载处位置，沿等反射系数圆向源方向旋转180度，该点为y1’点

●从y1’点沿等电导圆旋转，交辅助圆于y1点，通过y1点导纳值减去y1’点导纳值得

到第一个枝节的阻抗值。

●在图中标出该阻抗值点，从开路点向源方向旋转到标出的阻抗值点，经过的电长度为第

一枝节的长度。

●从y1点沿等反射系数圆向源方向旋转，交匹配圆于y2’点，1-y2’的阻抗值为第二枝

节的阻抗值，在图中标出该阻抗点，从开路点向源方向旋转到该点，经过的电长度为第二枝节的长度

3．画出原理图。

调谐后的原理图为：

得到调谐后矩形图：

实验三 微带多节阻抗变阻器

实验目的

1. 掌握微带多节阻抗变阻器的工作原理

2. 掌握微带多节阻抗变阻器的设计和仿真

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，以保证最大功率的功率：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时为了避免线间反射，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，常采用多节阻抗变换器。如下图所示， 多节变阻器的每节电长度均为θ；

n

Z Z Z Z ，⋯⋯210,,为各节的特性阻抗，

1

+n Z 为负载阻抗，

并假设Zn+1＞Zn,……Z2＞Z1，Z1＞Z0。