微波仿真实验报告 北邮

微波仿真实验实验报告

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FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 第一次课作业

1．了解ADS Schematic的使用和设置

2．在Schematic里，分别仿真理想电容20pF和理想电感5nH，仿真频率为（1Hz-100GHz），观察仿真结果，并分析原因。

3．Linecalc的使用

a)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω微带线的宽度

b)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω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）

4．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith 圆图变化，分析原因。

5．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith 圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。

分析：有仿真结果可以看出，四分之一波长开路线具有“开路变短路”的作用。6．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线。 理想传输线

微带线

7．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。

●理想传输线

●微带线

分析：四分之一波长短路线具有“短路变开路”的作用。

综上可知：四分之一波长传输线具有“阻抗倒置”的作用。

8．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω二分之一波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输

入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。

●理想传输线

●微带线

分析：二分之一波长开路线阻抗不变，所以开路经阻抗变换后还是开路。9．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω二分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。

●理想传输线

●微带线

分析：二分之一波长短路线阻抗不变，所以所以短路经阻抗变换后还是短路。

综上可知：二分之一波长传输线具有“阻抗还原”的作用。

第二次作业

1.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。

带宽B=m1-m2=200.0 MHz

2.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，比较分析题1和题2的结果。

带宽B=m2-m1=200.0 MHz

3. 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，比较分析题2和题3的结果。

S(1,1)表示回波损耗，S（2,1）表示插入损耗。

带宽B=1.000 GHz

4.题3中，若用3节切比雪夫匹配变换器实现，比较同样情况下的带宽，回波

损耗和插入损耗与频率的关系曲线，比较分析题3和题4结果。

分析：相对3节二项式匹配变换器,3节切比雪夫匹配变换器的带宽显著增加，且回波损耗具有等波纹特性，插入损耗两者差别不大。

5. 对于一个负载阻抗Z L =60-j80欧姆，利用Smith Chart Utility 功能，分别设计并联短路单枝节和并联开路单枝节匹配，并将Smith Chart Utility 给出的匹配结果在Schematic 中仿真，给出1-3GHz 的回波损耗与频率的关系曲线，并给出1.0=Γm 的带宽。 并联短路单枝节

带宽B=m3-m1=200 MHz

并联开路单枝节

带宽B=m3-m1=200 MHz

6. 并联双枝节匹配电路，并联双枝节为开路，枝节之间相距λ/8，中心工作频率为2GHz,利用理想传输线，给出1-3GHz 的回波损耗与频率的关系曲线，并给出1.0=Γm 的带宽。

带宽B=m3-m1=40 MHz

第三次课作业

Momentum

1.在FR4基板上分别仿真四分之一波长开路线，四分之一波长短路线，二分之

一波长开路线和二分之一波长短路线，中心工作频率为1GHz，并与Schematic仿真结果比较。仿真的频率: 0-3GHz.

四分之一开路

二分之一短路

二分之一开路

2.针对第1题，改变仿真的频率为: 0-40GHz，观察上述传输线的性能变化并

分析原因

四分之一波长短路线: