微波仿真实验报告

微波成像技术实验报告实验题目：简单点目标SAR成像仿真实验院系：电子与信息工程学院姓名：陈峥学号：10S005026实验目的：SAR 点目标仿真实验实验内容：对单个，多个点目标进行SAR RD 成像 实验步骤：1.回波数据仿真2.距离向压缩3.方位向压缩4.成像实验参数：v=200; %雷达方位向速度 R0=5000;theta=30*pi/180;%入射角 D=2;%雷达尺寸lamda=0.03;%波长 Dr=1;%距离向分辨率 Tr=2.5e-6;%脉冲宽度实验结果： 1.单个点目标5010015020025030035040020406080100120140距离向压缩后 时域51015202530354020406080100120140图1 单目标回波 图2 单目标距离压缩成像4985499049955000500550105015-60-40-20204060图3 单目标成像2.多个点目标5010015020025030035040020406080100120140距离向方位向距离向压缩后时域51015202530354020406080100120140图4 三目标回波数据 图5 四目标距离压缩距离向方位向静目标成像4985499049955000500550105015-60-40-200204060图6 成像程序：clear;clc;close all ;%%正侧视 一个静止点目标 c=3.0e8;%%雷达参数v=200; %雷达方位向速度 R0=5000;theta=30*pi/180;%入射角 D=2;%雷达尺寸lamda=0.03;%波长 f0=c/lamda;%频率beta=0.886*lamda/D;%波束宽度 H=R0*cos(theta);Lsar=beta*R0;%合成孔径长度 %雷达高度%%距离向Dr=1;%距离向分辨率Tr=2.5e-6;%脉冲宽度B=0.886*c/2/Dr;%频谱宽度Kr=B/Tr;%调频率Fr=1.2*B;%距离向采样频率Ymin=H*tan(theta-beta/2);Ymax=H*tan(theta+beta/2);gate=c/Fr/2;Rmin=sqrt(Ymin^2+H^2);Rmin=floor(Rmin/gate)*gate;%最短距离Rmax=sqrt(Ymax^2+H^2);Nwg=floor((Rmax-Rmin)/gate);%Nwg=2^nextpow2(Nwg);Rmax=Rmin+Nwg*gate;R0=Rmin+Nwg*gate/2;Y0=R0/2;%Nfast=ceil((2*Rmax/c-2*Rmin/c+Tr)*Fr);%距离向采样点数Np=floor(Tr*Fr);Nfast=Np+Nwg;Nfft=2^nextpow2(Nfast);tr=(-Np/2+1:Np/2+Nwg)/Fr;%距离向时间域%tr1=(1:Nfast)/Fr;%%方位向fr=-2*v^2/lamda/R0;%多普勒频率X=Lsar;%方位向观测宽度Da=D/2;%方位向分辨率Ka=2*v^2*f0/c/R0;%多普勒调频率S=Lsar/v;%有效观测标称时间Bd=abs(fr)*S;%多普勒频宽PRF=1.2*Bd;%方位向采样频率Tp=1/PRF;%脉冲重复间隔Nslow=ceil((2*X)/Tp/v);%方位向采样点数%Nslow=2^nextpow2(Nslow);ta=(-Nslow/2:Nslow/2-1)*(1/PRF);%方位向时间域%% 发射脉冲%%=============================================================== ==========%%回波仿真sr1=zeros(Nslow,Nfast);sr=zeros(Nslow,Nfast);P=[10/PRF*v,(30)*gate;0,(30)*gate;0,(10)*gate;0,(10)*gate]; [Ntarget,Mt]=size(P);R=zeros(1,Nslow);for n=1:3for k=1:NslowR(1,k)=sqrt((Rmin+P(n,2))^2+(ta(1,k)*v-P(n,1))^2);sr(k,:)=sr(k,:)+exp(-j*4*pi*R(1,k)/lamda+j*pi*Kr*(tr-2*(R(1,k)-Rm in)/c).^2).*(abs(tr-2*(R(1,k)-Rmin)/c)<Tr/2).*(abs(ta(1,k)*v-P(n, 1))<(Lsar/2));endendimagesc(real(sr));colormap(gray);t=(-Np/2:Np/2-1)*(1/Fr);Wr=(0.45+0.55*cos(2*pi*t/(Np*Fr)));h=Wr.*exp(j*pi*Kr*t.^2).*(abs(t)<Tr/2);%距离向参考函数hf=fft(h,Nfft);srf=zeros(Nslow,Nfft);so=zeros(Nslow,Nfft);sof=zeros(Nslow,Nfft);for k=1:Nslowsrf(k,:)=fft(sr(k,:),Nfft);sof(k,:)=srf(k,:).*conj(hf);so(k,:)=ifft(sof(k,:));%距离向压缩后输出endfigure;imagesc(abs(so(:,1:Nwg)));colormap(gray);xlabel('距离向');ylabel('方位向');title('距离向压缩后时域');Nwa=floor(S*PRF);t=(-Nwa/2:Nwa/2-1)/PRF;Wa=(0.45+0.55*cos(2*pi*t/(Lsar/v)));%方位向窗函数% Wa = hamming(length(t))';Wa=[zeros(1,round((Nslow-Nwa)/2)),Wa,zeros(1,Nslow-round((Nslow-N wa)/2)-Nwa)];saf=zeros(Nslow,Nfft);for i=1:Nfastsaf(:,i)=fftshift(fft(so(:,i).*Wa'));%加窗变换到多普勒距离域end%%=============================================================== ==========%% 距离徙动校正一fa=(-Nslow/2:Nslow/2-1)*PRF/Nslow;Rf=(Rmin+P(1,2))./sqrt(1-(lamda.*fa/(2*v)).^2);deteR=Rf-(Rmin+P(1,2));deteN=2*deteR/c*Fr;N_interp=6;N_ex=2000;for k=1:Nslownewp=round(((1:Nfft)+deteN(k)-1)*N_interp+1);saf_interp=zeros(1,Nfft*N_interp+N_ex);saf_interp(1:Nfft*N_interp)=interp(saf(k,:),N_interp);saf(k,:)=saf_interp(newp);endfor i=1:Nfftso(:,i)=ifft(saf(:,i));end%% 方位压缩% sofa=zeros(Nslow,Nfft);fa=(-Nslow/2:Nslow/2-1)*PRF/Nslow;for i=1:NfftKa=-2*v^2/lamda/(Rmin+(i-1)*gate);haf=exp(-j*pi*fa.^2/Ka);saf(:,i)=saf(:,i).*(haf');saf(:,i)=ifft(saf(:,i));endfigure; Gr=abs(saf);colormap(gray);imagesc([Rmin,Rmax],[-X,X],-Gr(:,1:Nwg));axis([Rmin,Rmax,-X,X]); xlabel('距离向');ylabel('方位向');title('静目标成像');。

北京邮电大学微波仿真实验报告姓名：学号：班级：院系：一、实验目的1、了解ADS微波仿真软件的使用2、用ADS软件，观察不同的传输线及微波器件的Sminth圆图和S参数。

二、实验要求FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.021．Linecal的使用a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽度与接地板之间的距离）2．分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

理想传输线微带传输线分析：四分之一波长开路线具有“开路变短路”的作用。

3．分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

理想传输线微带传输线分析：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。

4．分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆二分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

短路传输线微带传输线分析：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。

5．分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆二分之波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。

观察Smith圆图变化。

理想传输线微带传输线先计算分析：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。

6．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 MHz7．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，分析7 和8结果。

目录实验2 微带分支线匹配器 (3)✧实验目的 (3)✧实验原理 (3)✧实验内容 (3)✧实验步骤 (3)实验3 微带多节阻抗变换器 (9)✧实验目的 (9)✧实验原理 (9)✧实验步骤 (10)✧实验内容 (10)✧实验设计及结果 (10)实验4 微带功分器 (11)✧实验目的 (11)✧实验原理 (11)✧实验内容 (13)✧实验步骤 (13)实验心得与总结 (16)实验2 微带分支线匹配器✧ 实验目的1) 熟悉枝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✧ 实验原理随着工作频率的提高及响应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。

因此，在频率高达一定数值以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现族抗匹配网络。

常用的匹配电路有：枝节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。

枝节匹配器分单枝节、双枝节和三支节匹配。

这类匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或串联适当的电抗），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，此电纳（或）电抗元件常用一终端短路或开路段构成。

单枝节匹配的基本思想是选择枝节到阻抗的距离d ，使其在距负载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。

双枝节匹配器，通过增加一枝节，改进了单枝节匹配器需要调节枝节位置的不足，只需调节两个分支线的长度就能达到匹配。

✧ 实验内容已知： 输入阻抗 Zin=75Ohm负载阻抗 Zl=（64+j35）Ohm特性阻抗 Z0=75 Ohm介质基片r ε=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枝节和双枝节匹配网络，假设双枝节网络分支线与负载的距离d1= 4/λ，两分支线之间的距离为d2= 8/λ。

微波实验实验报告姓名：杜文涛班级：05116班学号：050489班内序号：08指导老师：徐林娟实验四微带功分器一、实验目的：1）掌握微波网络的S参数；2）熟悉微带功分器的工作原理及其特点；3）掌握微带功分器的设计与仿真。

二、实验原理：功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。

在电路中常用到微带功分器。

下图是二路功分器的原理图。

图中输入线的阻抗为Z0，两路分支线的特性阻抗分别为Z02 和Z03，线长为λg/4，λg/4 为中心频率时的带内波长。

图中R2 和R3 为负载阻抗，R为隔离电阻。

对功分器的要求是：两输入口2 和3 的功率按一定比例分配，并且两口之间互相隔离，当2，3 口接匹配负载时，1 口无反射。

下面根据上述要求，确定Z02, Z03,R2,R3 及R 的计算式。

设2 口，3 口的输出功率分别为P2，P3，对应的电压为V2，V3。

根据对功分器的要求,则有P3=k2P2|V3|2/R3=k2|V2|2/R2式中k 为比例系数。

为了使在正常工作时，隔离电阻R 上不流过电流，则应V3=V2于是得R2=k2R3若取R2=kZ0则R3=Z0/k因为分支线为λg/4，故在1 入口处的输入阻抗为：Z in2=Z022/R2Z in3=Z032/R3为使1 口无反射,则两分支线在1 处的总输入阻抗应等于引出线的Z0,即Y0=1/Z0= R2 /Z022 +R3 /Z032若电路无损耗,则|V1|2/ Z in3 =k2|V1|2 /Z in2式中V1 为1 口处的电压所以Z02 = k2 Z03Z03 =Z0[(1+ k2)/k3]0.5Z02=Z0[(1+ k2)k]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。

跨接在端口2，3 间的电阻R，是为了得到2，3 口之间互相隔离的作用。

当信号1 口输入，2,3 口接负载电阻R2 ,R3 时，2,3 两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2 口或3口的外接负载不等于R2 或R3 时，负载有反射，这时为使2,3 端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R= Z0(1+ k2)/k 图中两路带线之间的距离不宜过大,一般取2~3 带条宽度,这样可使跨接在两带线之间电阻的寄生效应尽量小.为了匹配需要在引出线Z0与2，3端口之间各加一段λg/4阻抗变换段。