北邮微波仿真实验1.docx
北邮微波仿真实验1 微波仿真试验报告 学 院：电子工程学院 班 级 学 号： 姓 名： 班内序号： 微波仿真课作业1 1.了解ADS Schematic的运用和设置 2在Schematic里，分别仿真志向电容20pF和志向电感5nH，仿真频率为（1Hz-100GHz），视察仿真结果，并分析缘由。 20pF志向电容 仿真图 缘由分析：史密斯原图下半部分是容性，随频率增加，电容由开路点变到短路点，通高频，阻低频。 5nH志向电感 仿真图 缘由分析：史密斯原图上半部分是感性，随频率增加，电容由短路点变到开路点，阻高频，通低频。 3 Linecalc的运用 a) 计算中心频率1GHz时，FR4基片的50微带线的宽度 宽度为：2.9112mm b) 计算中心频率1GHz时，FR4基片的50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） 横截面尺寸为：W=171.355mm，G=5mm，L=63.5mm 4基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,视察Smith圆图改变，分析缘由。 仿真图 仿真图分析： 1、1GHz时，为四分之一波长，开路阻抗变换后变为短路，2GHz时为二分之一波长，所以仍为开路； 2、由于损耗，因此反射系数变小，所以等反射系数圆的半径也在变小。 5.基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长短路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,视察Smith圆图改变，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析改变缘由。 仿真图 仿真图分析： 1、1GHz时，为四分之一波长，短路阻抗变换后变为开路，2GHz时为二分之一波长，所以仍为短路； 2、由于损耗，因此反射系数变小，所以等反射系数圆的半径也在变小。 分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗： 500MHz:Z0*（0.003+j0.001） 2GHz：Z0*（0.012-j0.005） 6.分别用志向传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长开路途的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,视察Smith圆图改变，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析改变缘由。 仿真图 分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗： 微带线 500MHz:Z0*（0.003-j0.992） 2GHz：Z0*（32.830-j1.603） 志向传输线 500MHz:Z0*（1.000E-10-j1.000） 2GHz：Z0*（2.000E10-j2.000E5） 分析：因为相对于志向传输线，微带线有损耗产生误差，反射系数始终变小。 扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线改变缘由。 分析：对于志向传输线，反射系数不变，而对于微带线，由于存在损耗，反射系数会始终变小，因此其反射系数圆的半径在始终变小。 7.分别用志向传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长短路途的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,视察Smith圆图改变，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析改变缘由。 仿真图 分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗： 微带线 500MHz:Z0*（0.009+j1.003） 2GHz：Z0*（0.031+j0.002） 志向传输线 500MHz:Z0*（5.551E-17+j1.000） 2GHz：Z0*（8.284E-18-j1.000E-5） 分析：因为相对于志向传输线，微带线有损耗产生误差，反射系数始终变小。 扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线改变缘由。 分析：对于志向传输线，反射系数不变，而对于微带线，由于存在损耗，反射系数会始终变小，因此其反射系数圆的半径在始终变小。 8.分别用志向传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50二分之一波长开路途的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,视察Smith圆图改变，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析改变缘由。 仿真图 分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗： 微带线 500MHz:Z0*（0.016+j0.006） 2GHz：Z0*（16.430-j0.798） 志向传输线 500MHz:Z0*（5.000E-11-j6.123E-17） 2GHz：Z0*（2.000E10-j2.000E5） 分析：因为相对于志向传输线，微带线有损耗产生误差，反射系数始终变小。 扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线改变缘由。 分析：对于志向传输线，反射系数不变，而对于微带线，由于存在损耗，反射系数会始终变小，因此其反射系数圆的半径在始终变小。 9.分别用志向传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50二分之一波长短路途的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,视察Smith圆图改变，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析改变缘由。 仿真图 分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗： 微带线 500MHz:Z0*（55.044-j19.301） 2GHz：Z0*（0.061+j0.004） 志向传输线 500MHz:Z0*（-1.000+j1.633E16） 2GHz：Z0*（8.284E-18-j1.000E-5） 分析：因为相对于志向传输线，微带线有损耗产生误差，反射系数始终变小。 扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线改变缘由。 分析：对于志向传输线，反射系数不变，而对于微带线，由于存在损耗，反射系数会始终变小，因此其反射系数圆的半径在始终变小。 微波测量试验中测得的几个史密斯圆图 四分之一开路微带线 四分之一短路微带线 二分之一开路微带线 二分之一短路微带线 微波仿真课作业2 1 用一段志向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。 计算得，22.36欧姆 仿真S参数 计算分析：由图计算-20dB带宽为 1071-929=142MHz; 且如仿真图所示，在1GHz处回波损耗最低，实现阻抗匹配。 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。 仿真S参数 由图计算-20dB带宽为1065-921=144MHz。 比较分析题1和题2的结果 分析，微带线与志向传输线之间有肯定的误差： 1、如图所示可以看出微带线状况下，回波损耗最低点略微偏离1GHz； 2、-20dB带宽为144MHz大于志向传输线时的142MHz； 3、1GHz阻抗匹配时，微带线时的回波损耗大于志向传输线。 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 Gm=0.1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。 依据所学的理论学问，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=40.89 W=4.198480mm L=40.404500mm Z2=22.36 W=9.620970mm L=38.833700mm Z3=12.23 W=19.83080mm L=37.648400mm 插入损耗 Gm=0.1的带宽，即为-20dB带宽，由图计算得1325-680=645MHz； 比较分析题2和题3的结果，3节二项式匹配变换器匹配误差更大： 1、如图所示可以看出3节二项式匹配变换器匹配时回波损耗最低点明显偏离1GHz； 2、-20dB带宽为645MHz大于微带线状况； 3、但1GHz阻抗匹配时，3节二项式匹配变换器时的回波损耗小于微带线状况。 4 题3中，若用3节切比雪夫匹配变换器实现，比较同样状况下的带宽，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。 依据所学的学问可以计算出切比雪夫变换器匹配的三个微带线的阻抗，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=35.94 W=4.948710mm L=40.0910mm Z2=22.11 W=9.6519mm L=38.8278mm Z3=13.55 W=17.57710mm L=37.8241mm 仿真图 插入损耗 Gm=0.1的带宽，即为-20dB带宽，由图计算得1485-534=951MHz； 比较分析题3和题4的结果，即二项式匹配变换器与切比雪夫匹配变换器： 1、切比雪夫匹配变换器的带宽显著增加； 2、切比雪夫匹配变换器回波损耗具有等水纹特性； 3、两者的插入损耗差别不明显。 5 对于一个负载阻抗ZL=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Gm=0.1的带宽。 并联短路单枝节 计算并联短路单枝节-20dB带宽：1053-952=101MHz 并联开路单枝节 计算并联开路单枝节-20dB带宽：1023-975=48MHz 6 并联双枝节匹配电路，并联双枝节为开路，枝节之间相距/8，中心工作频率为2GHz,利用志向传输线，给出1-3GHz的回波损耗与频率的关系曲线，并给出Gm=0.1的带宽。 并联双枝节, 枝节之间相距/8，中心工作频率为2GHz 仿真 如图在2GHz匹配 计算-20dB带宽：2022-1988=24MHz 北邮微波仿真试验1 微波天线仿真设计试验 仿真试验报告 仿真试验报告 仪器分析仿真试验 外贸仿真试验总结 通信系统仿真试验 北邮电子电路仿真试验报告 通信仿真试验报告 物理仿真试验报告 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页
