微波仿真实验报告(北邮)

北京邮电大学

微波仿真实验报告

实验名称：微波仿真实验

姓名：刘梦颉

班级：2011211203

学号：2011210960

班内序号：11

日期：2012年12月20日

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。

4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。

二、实验要求

1、使用软件：ADS

2、实验通用参数：

FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02

特性阻抗：50欧姆

3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。

三、实验过程及结果

第一、二次实验

实验一：

1、实验内容

Linecal的使用（工作频率1GHz）

a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度

b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽

度与接地板之间的距离）

2、相关截图

（a）根据实验要求设置相应参数

（b）根据实验要求设置相应参数

实验二

1、实验内容

了解ADS Schematic的使用和设置

2、相关截图：

打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。

在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。

3、实验分析

通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。

实验三

1、实验内容

分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。

2、相关截图

（1）理想传输线

（2）微带线

根据实验一计算50欧姆的微带线的长和宽，修改MLOC的参数。

3、实验分析

由图可知，因为工作频率为1GHz和50欧姆阻抗，所以1GHz处为开路点，且在Smith圆图上曲线是在单位圆上。微带线与理想传输线相比会存在误差，曲线并不是完全在单位圆上。

实验四

1、实验内容

分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。

2、相关截图

（1）理想传输线

（2）微带线

3、实验分析

由图可知，因为是四分之一短路线仿真，所以1GHz点在短路点上，且曲线在Smith圆图的单位圆上。由于微带线和理想传输线相比存在误差，所以曲线不完全在单位圆上。

实验五

1、实验内容

分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆二分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。2、相关截图

（1）理想传输线

使用LineCalc计算阻抗为50欧姆、二分之一波长的微带线的长和宽。

3、实验分析

由图可知，因为是二分之一波长开路线仿真，所以1GHz 点在开路点上。微带线和理想传输线相比存在误差，所以微带线仿真的曲线在Smith 上不完全在单位圆上。

实验六

1、实验内容

分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆二分之波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。2、相关截图

（1）理想传输线

（2）微带线

2、实验分析

由图可知，因为是二分之一短路线仿真，所以1GHz点在短路点上。微带线和理想传输线相比存在误差，所以微带线的仿真曲线不完全在Smith圆图的单位圆上。

1、实验内容

用一段理想四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz。

2、相关截图

S11的-20dB带宽特性曲线，如下图：

3、实验分析

由图可计算出，系统带宽为1070-930=140MHz。回波损耗最低点为1GHz，且在Smith圆图上1GHz点在圆心处，所以阻抗匹配成功。

1、实验内容

用一段FR4基片上四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S 参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz，分析7 和8结果。

2、相关截图

由图可计算出，系统-20dB 带宽为1078-934=144MHz 。 与实验七相比较可知，微带线与理想传输线相比存在误差，所以回波损耗最低点不在1GHz 点处，而是稍微偏大一点。-20dB 带宽也比理想传输线的稍大一点。而且理想传输线匹配的回波损耗最低点为-120dB ，而微带线匹配的回波损耗最低点为-37.2dB 。

实验九

1、实验内容

设计一个3节二项式匹配变换器，用于匹配10欧姆到50欧姆的传输线，中心频率是1GHz ，该电路在FR4基片上用微带线实现，设计这个匹配变换器并计算1.0=Γm 的带宽，给出回波损耗和插入损耗与频率的关系曲线。

2、相关截图

根据所学的理论知识，先依题意算出三节匹配微带线的阻抗值,然后通过LineCalc 计算出相应微带线的长和宽，修改电路图中MLIN 的相关参数。

Z1=40.89Ω W=4.198480mm L=40.404500mm Z2=22.36Ω W=9.620970mm L=38.833700mm Z3=12.23Ω W=19.83080mm L=37.648400mm