微波技术虚拟实验课程实验报告.doc

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1、微波技术虚拟实验 课程实验报告西安电子科技大学 微波技术虚拟实验 课程实验报告 实验名称 耦合器设计 电子工程 学院 班 姓名 学号 同作者 实验日期 2021 年 12 月 15 日 指导教师评语：指导教师：_年_月_日 实验报告内容基本要求及参考格式 一、概述（简述实验任务要求） 二、实现原理（简述实验实现原理） 三、实现方法（如程序流程图） 四、实现过程（实验具体实现过程） 五、结果（简述实验结果） 六、结论（简述通过实验获得） 【参考文献】：p 成 绩 一、实验目的 基本内容:设计一个具有特定功率分配比的定向耦合器，采用分支线型结构。指标要求:工作频率为 1 GHz，输出功率分配比为

2、1.5，输出端隔离度大于 30 dB，端口特性阻抗均为 50Ω。基板参数:介电系数 4.4，基板厚度 1 mm，覆铜厚度 0.035 mm。实验要求:确定元件参数，调节电路性能，自行调整、压缩版图结构，进行小型化设计。进行 ACE 分析p 、A_IEM 分析p ，验证电路性能。二、实验仪器 硬件：计算机 软件：NIAWR Design Environment(NI AWRDE)软件 操作系统：dows _p 三、实验步骤 1）参数计算 特定功率比输出、分支线型定向耦合器的结构模型如下图所示。图中，4 个端口的连接线均为 W =500Z ，电长度可取任意值;20 11 KKZ Z c

3、+ = ，K Z Z c0 2= ，oc c902 1= = q q ，即四分之一波长，其中功率分配比 K=1.5，即要求 S21(dB)-S31(dB)=20lgK=20 _lg1.5=3.52dB。分支线型定向耦合器几何模型 利用 T_Line 工具计算元件的物理参数（宽 W，长 L），计算条件为：, 1 , 4 .4 mm Hr= = e GHz f mm T 1 , 035 .00= = ，计算结果如下表：阻值/Ω 电长度/deg W/mm L/mm Z0 50 0q - 1.875 10.00 Zc1 41.67 1 Cq 90 2.520 40.644 Zc2 75 2

4、 Cq 90 0.852 42.606 2）参数设置，环境调配 创建新工程，命名为 E_5_Coupler1.emp。新建一个电路原理图，命名为 Coupler。设置单位:MHz、mm;设置工程频率:50020_ MHz;设置步长:10 MHz。绘制原理图，添加图表，测量回波损耗 S11，耦合度 S21、S31，隔离度 S32、S41。分析p 电路，记录仿真结果。创建输出等式:利用 Output Equations 添加输出等式项：定义输出等式 s21 与 s31。定义输出功率比 K=S31/S21。新添加一个测量图,测量变量 K。重新分析p 电路，并在 1000 MHz 外标注 marker

5、。3） 电路原理图仿真 利用 PORT, MLIN, MTEE$, MTRACE2, MSUB 等元件连接电路原理图，如下图所示。4）ACE 分析p 在电路原理图中加入 ACE 和 E_TRACT 模块，按照设计要求的基板参数调制两模块的参数，将 E_TRACT 模块 ACE 标签页的最大耦合距离设为 20mm。将电路图中除了端口和基板之外的其他微带元件都设为可以ACE提取的。执行提取并分析p 电路。版图小型化设计：有电路原理图生成二位版图。设置 MTRACE2元件的 L，DB，RB 参数，保持电路的对称结构，调整 MTRACE2 元件的布线形式，尽量缩小版图尺寸。5）A_IEM 分析p 重新

6、设置 E_TRACT 模块的参数，设为 A_IEM 提取。对其进行A_IEM 电磁提取分析p ，记录分析p 结果，并对结果进行说明。四、实验数据记录 实验记录如下图：ACE 分析p S21，S31 参数 A_IEM 分析p S21，S31 参数 ACE 分析p S11 参数 A_IEM 分析p S11 参数 ACE 分析p S32，S41 参数 A_IEM 分析p S32，S41 参数 ACE 和 A_IEM 分析p 后的 K 参数 五、实验结果分析p 在 ACE 和 A_IEM 提取中，最终呈现的数据与图像与初始原理图并不相符，属于手动优化参数调节范围并未选取最佳，ACE 和 A_IEM经过

7、分析p 达到了实验设计要求。六、实验总结 AWR 软件主要功能：NIAWRDE 软件是一套完整的 EDA 软件解决方案，NI AWRDE 软件可以设计分析p 射频/微波模块(MCM、SiP)、集成电路(MIC、MMIC、RFIC)、平面天线、射频印刷电路板(PCB)以及电磁分析p 、通信系统链路仿真等，基本涵盖了微波/射频领域内的所有研究内容。NAWRDE 软件创造性地统一了电路图设计和版图设计,单一数据库直接与内核同步,不需要通过许多层软件。无论设计是自电路图、仿真还是版图，NI AWRDE 软件都能提供从原理到仿真，再到最后版图实现所需要的所有设计平台。在本次实验中，我在计算仿真参数，搭建原理图，工程环境调配，调节优化参数等步骤时候，由于教材的简明，没有遇到太大的困难，也得到了最优结果。在进行 ACE 提取的时候，由于对实验及软件的不熟悉以及操作问题，对 ACE 参数的设置出现了很多问题，导致出现了分析p 错误，无法分析p 等情况，后通过对 AWR 软件进行了更加深入的了解，以及微波方面的知识复习，终于完成了任务要求，ACE提取和 A_IEM 提取均符合设计要求，实验最终顺利完成。第 3 页 共 3 页