西交大射频实验报告

射频专题实验

实验报告

实验一匹配网络的设计与仿真实验目的

1.掌握阻抗匹配、共轭匹配的原理

2.掌握集总元件L型阻抗抗匹配网络的匹配机理

3.掌握并(串)联单支节调配器、λ/4阻抗变换器匹配机理

4.了解ADS软件的主要功能特点

5.掌握Smith原图的构成及在阻抗匹配中的应用

6.了解微带线的基本结构

基本阻抗匹配理论

信号源的输出功率取决于U

s 、R

s

和R

L

。在信

号源给定的情况下，输出功率取决于负载

电阻与信号源阻之比k 。当R L

=R s

时可获得最大输出功率，此时为

阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源阻，都不可能使负载获得最大功率，且两个电阻值偏差越大，输出功率越小。 匹配包括：共轭匹配，阻抗匹配，并(串)联单支节调配器。

练习

1.设计L 型阻抗匹配网络，使Zs=(46－j ×124) Ohm 信号源与ZL=(20+j ×100) Ohm 的负载匹配，频率为2400MHz.

仿真电路图

2. 设计微带单枝短截线线匹配电路，使MAX2660的输出阻抗ZS=（126-j*459）Ohm与ZL=50Ohm的负载匹配，频率为900MHz.

微带线板材参数：

相对介电常数：2.65

相对磁导率：1.0

导电率：1.0e20

损耗角正切：1e-4

基板厚度：1.5mm

导带金属厚度：0.01mm

仿真电路图

仿真结果

实验二衰减器的仿真设计

一、练习：设计10dB П型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。

仿真电路：

仿真结果：

二、衰减器的测量——AV36580A 矢量网络分析仪

(一)测失配负载在600～2600MHz 的驻波比（S11、回损）S11 对数幅度

实验三威尔金森功分器的设计与仿真一、设计指标要求：

中心频率：2.45GHz

带宽：60MHz

频带输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB

频带插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB

隔离度：S32<-25dB

二、板材参数：

H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65)

Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率(5.88E+7)

Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.035 mm)

TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)

三、威尔金森功分器原理：

如下图为威尔金森功分器的结构图，其输入、输出特性阻抗均为。若P2和P3所得功率平分，则在输入口P1与输出P2之间、输入P1 与输出P3之间的分支线上特性阻抗均为=，波长为四分之一其上波长。若在输出P2和P3之间跨接阻值为2。当P2与P3口接匹配负载时，P1无发射，且P1功率被平分至P2和P3，而且P2与P3 口间隔离。

（3）功分器原理图仿真：

S32>-25dB，没有达到指标要求，还需进一步优化。

（5）版图仿真结果：

（6）优化仿真结果：

五、结果分析：

优化之后结果达到指标要求：S11<-20dB，S22<-20dB S21<-3.1dB，S32<-25dB。

功分器的测量—用PNA网络分析仪

驻波图像

各支路幅相特性

各支路隔离度测量

功分器参数测量记录表

频率0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

实验四微波射频滤波器设计与仿真

一．实验目的

1.掌握低通原型滤波器的结构

2.掌握最平坦和等波纹型低通滤波器原型频率响应特性

3.了解频率变换法设计滤波器的原理及设计步骤

4.了解利用微带线设计低通、带通滤波器的原理方法

5.掌握用ADS进行微波滤波器优化仿真的方法与步骤。

二．滤波器原理

1．滤波器的技术指标

中心频率

通带最大衰减

阻带最小衰减

通带带宽

插入损耗、群时延

带纹波

回波损耗、驻波比

2. 滤波器的设计步骤

（1）由衰减特性综合出低通原型

（2）再进行频率变换，变换成所设计的滤波器类型

（3）计算滤波器电路元件值(集总元件)

（4）微波结构实现电路元件，并用微波仿真软件进行优化仿真。

三．实验容

•作业1：对下面结构的微带枝节低通滤波器的两种设计进行原

理

图和版图仿真，并分析其特性。

版图及仿真结果

作业2：设计一平行耦合线带通滤波器，其设计指标为：通带2.4－2.5GHz，带衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.3GHz以下及

2.7GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。

板材参数：

H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65)

Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率(5.88E+7)

Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.035 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm)

原理图及优化结果

2、版图及仿真结果

基本达到设计要求。通带2.4－2.5GHz，带衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.3GHz以下及2.7GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。但由于优化并不能达到最优以及版图与原理图存在误差，因此优化结果并不非常理想。

滤波器的测量—AV36580A矢量网络分析仪