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实验一 匹配电路仿真与设计

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电路仿真与实践实验报告第一次试验报告

电路仿真与实践实验报告第一次试验报告

电路仿真与实践实验报告第一次试验一、实验要求1.分析第二章到第七章例题中电路的功能与仪表2.分析课后习题3.10,7.6,7.8二、实验环境Windows XP Multisim 11三、仿真内容与步骤1、第二章1）测试晶体管输出特性曲线电路仪表：IV-Analysis2）音频放大器仿真电路器件：电阻、电容、晶体管、场效应管、交流电源、直流电源3）音频放大电路仪表：信号发生器、示波器4）共源极场效应放大电路器件：场效应管、电阻、电容2、第三章1）+5V稳压电路仪表：LM7805、V oltmeter2）添加多页连接器的+5V稳压电路器件：78053）+15V稳压电路仪表：LM7815、V oltmeter4）添加多页连接器的+15V稳压电路器件：78155）-15V稳压电路仪表：LM7915、V oltmeter6）添加多页连接器的-15V稳压电路仪表：LM79157）+5V稳压电路仪表：lm7805、V oltmeter8）数字钟晶振时基仿真电路仪表：示波器3、第四章1）100进制升降计数器安捷伦示波器输出显示仪表：Agilent 54622D示波器2）测试晶体管输出特性曲线电路仪表：IV图示仪3）仪表：Tektronic TDS 2024型数字示波器4）正弦波产生电路仪表：Agilent33120A函数发生器、Oscilloscope示波器5）Agilent33120A函数发生器产生按指数上升函数仪表：Agilent33120A函数发生器、Oscilloscope示波器6）10位倒计时仪表：Agilent 示波器7）测量直流电压比率电路仪表：Agilent万用表8）共发射极三极管放大电路仪表：波特图仪9）电流探针应用电路仪表：电流探针、Oscilloscope示波器10）仪表：函数信号发生器、Oscilloscope示波器11）仪表：静态探针DescriptionBox设置12）显示李沙育图形仪表：Oscilloscope示波器13）用逻辑分析仪观察字信号发生器的输出仪表：Logic Analyzer、Word Generator14）电路功能电路输出Y=AB+AB’+BC仪表：逻辑转换仪15）频率计应用仪表：频率计16）混频电路仪表：频谱分析仪17）三极管放大电路仪表：失真分析仪18）信号运算电路仪表：四通道示波器19）用Tektronic TDS 2024型数字示波器完成FFT运算仪表：Tektronic TDS 2024型数字示波器20）测量电路功率与功率因数仪表：瓦特表、万用表21）数字万用表测电压仪表：数字万用表22）RF仿真电路仪表：网络分析仪23）字信号发生器产生循环二进制数仪表：字信号发生器4、第五章1）BJT Analyzer2）Impedance Meter阻抗表3）Microphone，示波器4）Signal Analyzer，示波器5）Signal Generator，示波器6）Microphone，speaker7）Signal Generator，示波器5、第七章1）电路功能：振荡器电路2）电路功能：参数扫描分析3）电路功能：传递函数分析4）电路功能：单一频率交流分析5）电路功能：傅里叶分析6）电路功能：交流分析7）电路功能：灵媒度分析8）电路功能：零－极点分析9）电路功能：蒙特卡罗分析10）电路功能：批处理分析11）电路功能：失真分析12）电路功能：瞬态分析13）电路功能：温度扫描分析14）电路功能：线宽分析仪表：Ammter，示波器15）电路功能：噪声分析16）电路功能：噪声系数分析17）电路功能：直流工作点分析18）电路功能：直流扫描分析19) 电路功能：最坏情况分析6、习题3.10电路波形图实验发现：当三角波幅值大时，所得到的正弦波密集，频率高。

实验一组合逻辑电路的设计与仿真

实验一组合逻辑电路的设计与仿真

实验一组合逻辑电路的设计与仿真2.1 实验要求本实验练习在Maxplus II 环境下组合逻辑电路的设计与仿真，共包括5 个子实验，要求如下：节序实验内容要求2.2 三人表决电路实验必做2.3 译码器实验必做2.4 数据选择器实验必做2.5 ‘101’序列检测电路实验必做2.2 三人表决电路实验2.2.1 实验目的1. 熟悉MAXPLUS II 原理图设计、波形仿真流程2. 练习用门电路实现给定的组合逻辑函数2.2.2 实验预习要求1. 预习教材《第四章组合逻辑电路》2. 了解本次实验的目的、电路设计要求2.2.3 实验原理设计三人表决电路，其原理为：三个人对某个提案进行表决，当多数人同意时，则提案通过，否则提案不通过。

输入：A、B、C，为’1’时表示同意，为’0’时表示不同意；输出：F，为’0’时表示提案通过，为’1’时表示提案不通过；电路的真值表如下：A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1要求使用基本的与门、或门、非门在MAXPLUS II 环境下完成电路的设计与波形仿真。

2.2.4 实验步骤1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP2_2.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

三人表决电路原理图三人表决电路原理图3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP2_2.scf，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号A、B、C 的波形（真值表中的每种输入情况均需出现）。

4. 运行仿真器得到输出信号F 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。

三人表决波形仿真图2.3 译码器实验2.3.1 实验目的熟悉用译码器设计组合逻辑电路，并练习将多个低位数译码器扩展为一个高位数译码器。

2.3.2 实验预习要求1. 预习教材《4-2-2 译码器》一节2. 了解本次实验的目的、电路设计要求2.3.3 实验原理译码器是数字电路中的一种多输入多输出的组合逻辑电路，负责将二进制码或BCD 码变换成按十进制数排序的输出信息，以驱动对应装置产生合理的逻辑动作。

实验一 匹配电路的设计与仿真

实验一 匹配电路的设计与仿真

实验一匹配电路的设计与仿真一、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二、实验原理1、基本阻抗匹配理论，信号源的输出功率取决于Us、Rs和RL。

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内阻之比k。

当RL=Rs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内阻，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。

2、共轭匹配：当，源输出功率最大，称作共轭匹配。

若，需在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络，将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭。

LLssLoRRRURIP222)(+==ssisL RUPkRR2,==ioPkkP2)1(+=*gLZZ=*gLZZ≠3、阻抗匹配：①λ/4阻抗变换器②并(串)联单支节调配器调配原理：y(左)=1=y(右)+jb ，y(右)=1-jb调配过程：a). yL 于A点b)等ρ圆顺时针旋转与g=1 的圆交于B点，旋转长度为d（接入点的位置）c)B点的虚部为jb，并联支节的电纳为-jb，则匹配d)–jb于E点，则支线电长度为l（短路线）三、实验内容1、设计L型阻抗匹配网络，使Zs=(25－j*25) Ohm信号源与ZL=(100－j*25) Ohm 的负载匹配，频率为500MHz。

2、设计微带单枝节短截线匹配网络，使ZS=(55－j*40) Ohm信号源与ZL=(30+j*50) Ohm的负载匹配，频中心频率为1.5GHz四、实验步骤I、L型匹配网络1、打开ADS2、新建一个工程，长度单位选毫米3、选“No help needed”，然后单击“finish”4、在元件库列表中选择“Simulating-S Param”，单击SP和Term放入两个Term和一个SP控件5、双击Term1，Term2端口，弹出对话框改变参数6、双击S-Paraemters控件，弹出对话框改变参数7、选择元件库“Smith Chart Matching”，单击在原理图中添加“DA_SmithChart Matching”控件，单击工具栏，放置并连接原件8、双击DA_SmithChartMatching控件，设置相关参数9、执行菜单命令【Tools】【Smith Chart】，弹出“SmartComponent Syne”对话框，选择“Update SmartComponent from Smith Chart Utility”，单击OK10、改变Freq，单击“DefineSource/load Network terminations”按钮11、采用分立元件LC匹配过程如下图改变L、C位置，观察L、C值变化时输入阻抗变化轨迹12、单击“Build ADS Circuit”按钮，即可生成相应的电路13、选中DA_SmithChartMatch控件，单击菜单栏向下的箭头，以查看匹配电路14、单击向上的箭头，返回到原理图15、单击图标，进行仿真16、单击，在结果窗口单击，选中要查看的图形，仿真结果输出II、微带单支节短截线1、新建一个工程，长度单位选毫米2、在元件库列表中选择“Passive Circuit DG-Matching”，放置元件MSUB（微带基片）和SSMATH（微带单支节短截线）3、执行菜单命令【Insert】【Template】，选择S_ Params，在原理图中加入S 参数模块4、双击MSUB元件，设置参数5、双击“DA_SSMatch_MLIN_SMatching”控件，设置参数，输入阻抗与源阻抗Zs共轭6、设置TERM1、TERM2阻抗，S参数扫频方案，完成设计7、执行菜单命令【DesignGuade】【Passive Circuit】，选择对话框中的Microstrip Control Window，选择Design Assiant Design，100%出现后，Close该对话框8、选中SSMatch控件，单击菜单栏向下的箭头，以查看匹配电路9、单击向上的箭头，返回到原理图10、单击“齿轮”按钮，进行仿真，分析结果11、匹配电路的版图生成。

电路设计与仿真实验(2012)研究生

电路设计与仿真实验(2012)研究生
子设计段用于对当前TDF文件的输入端口、输出端口和双向端口 进行说明。 例：
SUBDESIGN ( food， bar， clk1， clk2 a0，a1，a2，a3，a4 b[7 ﹒﹒ 0] ) ：INPUT=VCC； ：OUTPUT； ：BIDIR； top
.2) 变量段(Variable Section)

例3：带同步输出端的状态机
!y !y y
S0 0
y
!y
S1 1
y
!y
S2 1
y
S3 0
图2.3 moorel.状态图
.状态机转换表(s0-s3为状态） state input ss y s0 0 s0 1 s1 0 s1 1 s2 0 s2 1 s3 0 s3 1
state ss s0 s2 s0 s2 s2 s3 s3 s1
对于复杂的子系统还可以继续分解、细化，直到每个方框都 可以用一种或一种以上的方法加以实现； 方框图中的每一个小方框都落实到通用中大规模集成电路层 次，同时规定一些关键器件的指标以保证该子系统的性能指标 的实现。
自顶向下设计方法（Top-Down）
系统设计要求 系统总体方框图
自顶向下设 计方法 （TopDown）
状态机设计 SUBDESIGN moorel
(
clk y z ：INPUT； ：INPUT； ：OUTPUT； reset ：INPUT；
% current
current
next %
% state
ss s0 s0 s1 s1 s2 s2 s3 s3 END TABLE； END ；
input
y 0 1 0 1 0 1 0 1
实验内容
实验一：自主设计控制器电路 （用硬件描述语言，设计一个电路) 实验二：自主设计实用性电路 （用 Multisim设计2---3个电路) 将结果在硬件设备仿真器上下载，演示

电路仿真实验报告

电路仿真实验报告

电路仿真实验报告 Final approval draft on November 22, 2020本科实验报告实验名称：电路仿真实验1 叠加定理的验证1.原理图编辑:分别调出接地符、电阻R1、R2、R3、R4，直流电压源、直流电流源，电流表电压表（Group:Indicators, Family:VOLTMETER 或AMMETER）注意电流表和电压表的参考方向），并按上图连接；2. 设置电路参数：电阻R1=R2=R3=R4=1Ω，直流电压源V1为12V，直流电流源 I1为10A。

3．实验步骤：1）、点击运行按钮记录电压表电流表的值U1和I1；2）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为0V，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U2和I2；3）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为12V，将直流电流源的电流值设置为0A，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U3和I3；4.根据叠加电路分析原理,每一元件的电流或电压可以看成是每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上产生的电流或电压的代数和。

所以，正常情况下应有U1=U2+U3,I1=I2+I3; 经实验仿真：当电压源和电流源共同作用时，U1= I1=.当电压源短路即设为0V,电流源作用时，U2=-4V I2=2A当电压源作用，电流源断路即设为0A时，U3= I3=所以有U1=U2+U3=-4+= I1=I2+I3=2+= 验证了原理实验2 并联谐振电路仿真2.原理图编辑:分别调出接地符、电阻R1、R2，电容C1，电感L1，信号源V1，按上图连接并修改按照例如修改电路的网络标号；3.设置电路参数：电阻R1=10Ω，电阻R2=2KΩ，电感L1=,电容C1=40uF。

信号源V1设置为AC=5v，Voff=0，Freqence=500Hz。

4.分析参数设置：AC分析：频率范围1HZ—100MHZ，纵坐标为10倍频程，扫描点数为10，观察输出节点为Vout响应。

电路仿真实验

电路仿真实验

实验一支路电流法、节点电压法目的：验证支路电流法和节点电压法、学会使用pspice。

原理：应用pspice软件模仿真实电路中的电流和电压值。

一、用支路电流法求图1电路中各支路电流，及节点电压。

1、用支路电流法求解电路，计算各支路电流和节点电压。

8*i1+6*i2+3*u-24=0 2*i3+4*i3+6*i2+3*u-12=0 i1+i3=i2并附加方程u=-2*i3可解得i1=1.714 A i2=2.000A i3=285.7mA节点电压U n1=24-8*i1=10.29 V2、用节点电压法求解电路，计算各支路电流和节点电压。

（1/8+1/6+1/6）*u1=24/8+3*u/6+12/6附加方程u=(2/6)*(12-u1)解得u1=10.29V u=-571.4mV所以i1=(24-u1)/8=1.714A i2=(u1-3*u)/6=2.000A i3=-u/2=285.7mA 3、用PSPISE仿真用仿真电路，查看各支路电流以及节点电压如下：R1R2与计算结果相符。

二、用节点电压法求电路中各支路电流，及节点电压。

1、节点电压法求解电路，计算各支路电流和节点电压。

节点电压法：（1/50+1/10+1/25）*u1-(1/25)*u2-(1/10)*u3=24/50-20/10(1/25+1/40+1/20)*u2-(1/25)*u1-(1/20)*u3=0U3=30解得u1=13.70V u2=17.81V u3=30.00V u0=0V则i1=206.0mA i2=164.3mA i3=370.2mA i4=445.2mA i5=609.5mA I6=239.3mA2、用PSPISE仿真具体步骤可参考支路电流法。

分别取4个节点为参考点，分别仿真。

实验二运算放大器电路1四、反相放大器1、计算图示电路输出电压。

2、用PSPISE仿真（1）如图示电路用PSPISE仿真，查看输出电压与输入电压关系。

实验一匹配电路仿真与设计


其中，使用矩量法(MOM)的微波/射频EDA仿真软件有ADS、Ansoft Designer、Microwave Office、Ansoft Esemble、Super NEC和FEKO；使用有限 元(FEM)的微波/射频EDA仿真软件有HFSS和Ansys；使用时域有限差分法 (FDTD)的微波/射频EDA仿真软件有EMPIRE和XFDTD；使用有限积分法(FIT) 的微波/射频EDA仿真软件有CST Microwave Studio和CST Mafia等。
原理图编辑区
4. 在元件面板列表中选择“Simulating-S Param”，单击 两个Term和一个S-P控件
和
放
5. 双击Term1、Term2端口，弹出设置对话框设置参数
6. 双击S-Parameters控件，弹出设置对话框，设置参数：
7. 选择元件库 “Smith Chart Matching”，单击 ,在原理图中添加 “DA_SmithChartMatching”控件；单击工具栏“ ”和“ ”， 放置地并连接元件
dB(S(2,1))
m3 freq=1.500GHz dB(S(2,1))=-0.028
-3 -4 -5 -6 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 freq, GHz
0 -5 -10 -15
dB(S(1,2)) dB(S(2,2)) dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
m2 freq=1.500GHz dB(S(1,2))=-0.028
Reverse Transmission, dB m2 0 -1 -2
dB(S(1,2))
-3 -4 -5 -6 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 freq, GHz

实验一 电路模型和电路定律仿真

电路模型和电路定律仿真一、仿真目的1、加深对电路模型的理解，运用电路模型进行仿真实验；2、验证基尔霍夫定电压、电流定律的正确性；3、验证含有受控源电路基尔霍夫电压、电流定律的正确性；二、原理分析试分析如图1所示的电路已知:121236,10,2,1I A I A R R R ===Ω==Ω+ _+_图1（原理图）分析：对四个节点分别由基尔霍夫电流定律可以得到：对三个回路分别用基尔霍夫电压定律可以得到：联立各式可解得：三、仿真实验电路搭建与测试根据理论分析搭建具体的仿真实验电路如图2和图3所示。

1233452410020I I I I I I I I U -++=⎧⎪-++=⎨⎪++=⎩135245200U I I U I I --=⎧⎨+-=⎩345124,14,102,24I A I A I A U V U V =-=-===图2（仿真验证基尔霍夫电流定律）图2（仿真验证基尔霍夫电压定律）通过仿真测定得：345124,14,10,2,24I A I A I A U V U V =-=-=== 即： 和 成立；即验证：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律成立；四、结论与误差分析1、理论结果与仿真结果相同，即可验证基尔霍夫电流、电压定律成立；2、在理论计算时电流源是理想电流源，且没有电流表和电压表即没有其他干扰电阻，所1233452410020I I I I I I I I U -++=⎧⎪-++=⎨⎪++=⎩135245200U I I U I I --=⎧⎨+-=⎩得结果是理想结果。

在仿真实验时需要把电流源串联在电路中、把电压表并联在电路中，因为电流源和电压源有电阻即有干扰电阻，但是又因为电流源的内阻非常小和电压源的内阻非常大，即它们的干扰非常非常小，在仿真实验时它们的影响也非常非常小，以至于并没有影响结果。

五、思考与总结1、注意在使用MULTISIM11时要选择适当的仿真仪表量程；2、注意仿真仪表的接线时电流表与电压表的正负，和电流源与受控源电流源的电流流向要正确；3、在连接电压控制电流的受控源时要注意电压的正负和电流的流向要正确；4、每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，在启动后不能直接修改电路中的问题，若有需要修改的问题必须操作“停止开关”断开电源后，才可以修改电路中的问题。

电大电路分析基础 形考实验一 模拟电路仿真软件实验报告

模拟电路仿真软件实验报告篇一：模拟电路仿真实验报告一、实验目的（1）学习用multisim实现电路仿真分析的主要步骤。

（2）用仿真手段对电路性能作较深入的研究。

二、实验内容1.晶体管放大器共射极放大器（1）新建一个电路图（图1-1），步骤如下：①按图拖放元器件，信号发生器和示波器，并用导线连接好。

②依照电路图修改各个电阻与电容的参数。

③设置信号发生器的参数为Frequency1khz，Amplitude10mV，选择正弦波。

④修改晶体管参数，放大倍数为40,。

（2）电路调试，主要调节晶体管的静态工作点。

若集电极与发射极的电压差不在电压源的一半上下，就调节电位器，直到合适为止。

（3）仿真（↑图1）（↓图2）2.集成运算放大器差动放大器差动放大器的两个输入端都有信号输入，电路如图1-2所示。

信号发生器1设置成1khz、10mV的正弦波，作为ui1；信号发生器2设置成1khz、20mV的正弦波，作为ui2。

满足运算法则为：u0=(1+Rf/R1）*(R2/R2+R3)*ui2-(Rf/R1)*ui1仿真图如图3图1-2图33.波形变换电路检波电路原理为先让调幅波经过二极管，得到依调幅波包络变化的脉动电流，再经过一个低通滤波器，滤去高频部分，就得到反映调幅波包络的调制信号。

电路图如图1-4，仿真结果如图4.篇二：multisim模拟电路仿真实验报告1.2.3.一、实验目的认识并了解multisim的元器件库；学习使用multisim 绘制电路原理图；学习使用multisim里面的各种仪器分析模拟电路；二、实验内容【基本单管放大电路的仿真研究】仿真电路如图所示。

1.2.修改参数，方法如下：双击三极管，在Value选项卡下单击eDITmoDeL；修改电流放大倍数bF为60，其他参数不变；图中三极管名称变为2n2222A*；双击交流电源，改为1mV,1kz；双击Vcc，在Value选项卡下修改电压为12V；双击滑动变阻器，在Value选项卡下修改Increment值为0.1%或更小。

实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真研究

实验一典型环节的电路模拟与软件仿真研究一．实验目的1．通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。

2．通过实验熟悉各种典型环节的传递函数及其特性，掌握电路模拟和软件仿真研究方法。

二．实验内容1．设计各种典型环节的模拟电路。

2．完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。

3．在MATLAB软件上，填入各个环节的实际（非理想）传递函数参数，完成典型环节阶跃特性的软件仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。

三．实验步骤1．熟悉实验装置，利用实验装置上的模拟电路单元，设计并连接各种典型环节（包括比例、积分、比例积分、比例微分、比例积分微分以及惯性环节）的模拟电路。

接线时要注意：先断电，再接线。

接线时要注意不同环节、不同测试信号对运放锁零的要求。

（U3单元的O1接被测对象的输入、G接G1、U3单元的I1接被测对象的输出）。

2．利用实验设备完成各典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。

首先必须在熟悉上位机界面的操作，充分利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。

为了利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。

接线完成，经检查无误，再给实验装置上电后，打开时域特性的程序，启动上位机程序，进入主界面。

软件界面上的操作步骤如下：①按通道接线情况:通过上位机界面中“通道选择”选择I1、I2路A/D通道作为被测环节的检测端口,选择D/A通道的O1（“测试信号1”）作为被测对象的信号发生端口.不同的通道,图形显示控件中波形的颜色将不同。

②硬件接线完毕后,检查USB口通讯连线和实验装置电源后，运行上位机软件程序,如果有问题请求指导教师帮助。

③进入实验模式后，先对显示模式进行设置：选择“X-t模式”；选择“T/DIV”为1s/1HZ 。

④完成上述实验设置，然后设置实验参数，在界面的右边可以设置系统测试信号参数，选择“测试信号”为“周期阶跃信号”，选择“占空比”为50%，选择“T/DIV ”为“1000ms ”， 选择“幅值”为“3V ”，可以根据实验需要调整幅值，以得到较好的实验曲线，将“偏移”设为“0”。

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5. CST MICROWAVE STUDIO CST MICROWAVE STUDIO 仿真软件是德国CST（Computer Simulation
S(2,2)
Output Reflection Coefficient
m4 freq=1.500GHz S(2,2)=0.080 / -48.723 impedance = Z0 * (1.102 - j0.133) m4
freq (1.000GHz to 2.000GHz)
dB(S(1,2))
主要应用于：各种形式的微波/射频电路设计；通信系统的设计；DSP设 计和向量仿真；可从最简单到最复杂，从离散微波／射频模块到集成MMIC的 设计；从电路元件的仿真，模式识别的提取等。该软件还提供了一种新的滤 波器的设计引导，可以使用智能化设计规范的用户界面来分析和综合微波／ 射频回路集总元滤波器，并可提供对平面电路进行场分析和优化功能。它允 许工程师定义频率范围，材料特性，参数的数量和根据用户的需要自动产生 关键的无源器件模式。该软件范围涵盖了小至元器件，大到系统级的设计和 分析。是设计人员的有效工具。
100%出现后，Close该对话框
S(1,1)
Input Reflection Coefficient
m1 freq= 1.500GHz S(1,1)=0.080 / -156.800 impedance = Z0 * (0.862 - j0.054) m1
freq (1.000GHz to 2.000GHz)
一、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
二、基本阻抗匹配理论
Po

m3
-1
freq=1.500GHz
dB(S(2,1))=-0.028
-2

dB(S(2,1))
-3
-4
-5
-6 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
freq, GHz
dB(S(1,2)) dB(S(2,2)) dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
Ansoft Designer还能方便地与其它设计软件集成到一起，并可以和测试仪
器连接，完成各种设计任务。主要应用于：频率合成器、功率分配器、合成器、 放大器、混频器、滤波器、移相器、锁相等各种微波/射频电路设计以及电路 板和各种部件模块设计；通信系统设计；雷达系统设计；微带天线设计等。
3. Ansoft HFSS Ansoft HFSS是Ansoft公司推出的基于有限元算法的三维电磁场仿真软
① 调配原理 y(左)=1=y(右)+jb y(右)=1-jb
y(左) y(右)
② 调配过程
a). yL 于A点
b). 等 ρ 圆顺时针旋转与g=1 的圆交 于B点，旋转长度为d（接入点的位 置）
c). B点的虚部为jb，并联支节的电 纳为-jb，则匹配
d). –jb于E点，则支线电长度为l （短路线）
件，是世界上第一个商业化的三维电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场 设计和分析的电子设计工业标准。HFSS提供了简洁、直观的用户界面，精确
自适应的场解器和功能强大的电性能分析后处理器。能计算任意形状三维无 源结构的S参数和全波电磁场。
HFSS软件拥有强大的天线设计功能。它可以计算天线增益、方向性、远 场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性：包括球形场分量、圆 极化场分量和轴比。
微波/射频EDA仿真软件与电磁场的数值算法密切相关，所有的数值算法 都是建立在Maxwell方程组之上的，了解Maxwell方程是学习电磁场数值算法 的基础。在频域，数值算法有有限元法(finite element method, FEM)、矩量法 (method of moments, MOM)、差分法(finite difference method, FDM)、边界元法 (boundary element method, BEM)和传输线法(transmission line matrix method, TLM)；在时域，数值算法有时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD)和有限积分法(finite integration technology, FIT)。
设计提供了完整、快速和精确的解答。它是通过”VoltaireXL”和”EMSight”两 个模拟器来对微波／射频平面电路进行模拟和仿真的。
该软件采用”VoltaireXL”的模拟器来处理集总元件构成的微波／射频平面 电路问题。”VoltaireXL” 模拟器内设一个元件库，在建立电路模型时，可以调
出微波／射频电路所用的元件，其中无源器件有电感、电阻、电容、谐振电 路、微带线、带状线、同轴线等等，非线性器件有双极晶体管， 场效应晶体
m2 freq=1.500GHz dB(S(1,2))=-0.028 Reverse Tramns2mission, dB 0
-1
-2
-3
-4
-5
-6 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 freq, GHz
Forward Tramns3mission, dB 0
d
b
A
B
-b
l
E
6
例1：分立器件LC匹配网络设计
源设与计目ZL标=(1：00设－计j*2L5型) O阻h抗m的匹负配载网匹络配，，使频Zs率=(为255－00j*M25H)zO。hm信号
Ls
Ls Cp

Xs
2 fc
1
2 fc
X
L

Cp
(a)
Cs
Cs Lp

1
2 fc X s
由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft 高频解决方案是目前唯一
以物理原型为基础的微波／射频解决方案，提供了从系统到电路直至部件级 的快速而精确的设计手段，覆盖了微波／射频设计的所有环节。
4. Microwave Office Microwave Office是AWR公司推出的微波EDA软件，为微波／射频平面
I 2 RL

U
2 s
(Rs RL )2
RL
RL

kRs , Pi

U
2 s
Rs
Po

k (1 k)2
Pi
信号源的输出功率取决于Us、Rs和RL。在 信号源给定的情况下，输出功率取决于负 载电阻与信号源内阻之比k。当RL=Rs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内阻， 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。
移至时
Z
* g
，单击左键完成匹配。
仿真结果
练习
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.
例2：微带单枝节短截线匹配电路的设计 设计微带单枝节短截线匹配网络，使ZS =(55－j*40)
Ohm信号源与ZL=(30+j*50) Ohm的负载匹配，频中心频 率为1.5GHz
• 执行菜单命令【Layout】->【Generate/Update Layout】，弹出一个设置对 话框，这里应用其默认设置，直接单击OK。
练习
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
0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
freq, GHz
11. 匹配电路的版图生成
• 在工具栏单击“Deactive or Active”控件 ，然后单击2个“地”、2个 “Term”，“SP”控件，使它们失效，就不会出现在所生成的版图中。
四、思考题
1. 常用的微波/射频EDA仿真软件有哪些？ 2. 用ADS软件进行匹配电路设计和仿真的主要步骤有哪些？ 3. 给出两种典型微波匹配网络，并简述其工作原理。 4. 画出微带线的结构图，若导带宽度w、εr增大，其特征阻
抗Z0如何变化？ 5. 写出实验体会和建议。
附录：常用微波/射频EDA软件简介
XL
2 fc

Lp
(b)
三、ADS仿真步骤
元件库列表 元件列表
原理图编辑区
选择的元件
网络输入阻抗与该值共轭 选择时网络输入阻抗与该值相等 选择时网络输出阻抗与该值共轭
改变可 移动目 标阻抗
Z
* g
ZL A
先选并联C，鼠标移至圆图区，负载变为A点时单击左键；再选串联电感L，负载
下面介绍几种较流行的微波/射频EDA仿真软件的功能和应用：
1. ADS ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发
展完善起来的大型综合设计软件，是美国安捷伦（Agilent）公司开发推出的 大型综合设计软件，是微波/射频电路和通信系统基于矩量法的仿真软件，是 国内各大学、研究机构和企业使用最多的软件之一。其功能非常强大，仿真 手段丰富多样，可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声 等多种仿真手段，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了 复杂电路的设计效率，是非常优秀的微波/射频电路、系统信号链路的设计工 具。