微波实验报告

信息与通信工程学院微波实验报告

班级：2009211111班

姓名：周颖

学号：09210329

日期：2012年5月

目录

实验二微带分支线匹配器 (3)

实验目的 (3)

实验原理 (3)

实验内容 (4)

实验步骤与结果 (4)

单支节 (4)

双支节 (8)

实验三微带多节阻抗变阻器 (13)

实验目的 (13)

实验原理 (113)

实验内容 (113)

实验步骤与结果 (114)

实验四微带功分器 (17)

实验目的 (17)

实验原理 (17)

实验内容 (19)

实验步骤与结果 (19)

心得体会 (22)

实验二微带分支线匹配器

一、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

二、实验原理

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，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，通过增加一个支节，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（但是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）。

三、实验内容

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。

四、实验步骤

1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。

2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在smith圆上。

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。

五、仿真调测

单支节

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。

2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在smith圆上

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。

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：

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。

1．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

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

一、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

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。

其中ρi ＝z i/z i-1 Γi=(ρi-1)/(ρi-1+1)

在上图中，变阻器的阻抗由Z0变到Zn+1，对Z0归一化，即由z0