微波实验报告

实验2 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=75欧

负载阻抗Zl=（64+j35）欧

特性阻抗Z0=75欧

介质基片εr=2.55，H=1mm

假定负载在2G赫兹时实现匹配，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=四分之一波长，两分支线之间的距离为d2=八分之一波长。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

（一）单支节

1.在Smith导纳圆图上画出负载ZL所处的VSWR圆，标出其与单位电导圆的交点。这里可以有两个交点，选择离负载较近的那个点进行计算。角度为-105.4°。

-105.4°-93.31°=-198.71°

198.71°/2=99.35°

2.已知角度后，用TXLINE算出负载距离支节间的微带线的参数。W=28.877mm，L=1.4373mm。

3. 再将图中标记改为显示导纳值，由图得出支节的电纳为-j0.531049

4.由图求出短路点距离支节接入点的电长度。角度为（180°-56°）/2=62°

5.再由TXLINE，输入角度值，算出微带线的参数。L=18.021mm，W=1.4373mm。

6.输入端口处也需要接一个微带线，其宽度要和输出端口的阻抗75欧匹配，长度任意。用TXLINE，输入阻抗，算出微带线参数W=1.4373mm，L=26.159mm

7.根据上述步骤，设计出的参数为

负载到支节的微带线：L=28.877mm W=1.4373mm 支节的微带线：L=18.021mm W=1.4373mm 端口处接的微带线：L=26.159mm W=1.4373mm 由此搭建电路

8. 实验中Output Equation

9.根据设计的参数建立原始电路测量其S参数

在中心频率处，反射系数还不是很低，所以要调谐系统以改善性能。

10.设TL1和TL2的长度可变

ID TL1 TL2

原始参数28.877mm 18.021mm 调谐后参数28.22mm 18.63mm

调谐后的电路

11.调谐后的电路S参数：

（dB显示）

显然，调谐后的电路，在中心频率2GHZ处的S参数比调谐前的低得多，说明电路的性能有所提高，已经特别接近最理想的0。

（二）双支节

1.在Smith导纳原图上画出负载ZL的位置，沿VSWR圆转180°处即为距离负载距离为1/4波长处的导纳

2.用TXLINE，输入角度，求出负载和第一个支节之间的微带线参数，L=26.159mm,W=1.4373mm

3.再求出其所在的等电导圆与辅助圆的交点，一共可得两个交点，选择靠下的那个点来设计。得第一个支节的导纳为j（1.98978-0.467114）=j1.522666

113.4°+180°=293.4°293.4°/2=146.7°

4.用TXLINE，输入角度，算出第一个支节的微带线参数。L=42.64mm，W=1.4373mm

5.因为两个支节之间的距离为1/8波长，所以对应的角度为90°/2=45°，其微带

线参数可由TXLINE算得。L=13.08mm，W=1.4373mm

6.在Smitn图上使该点绕其VSWR圆90°，必然和单位电导圆交于一点，由该点可读出第二个支节需要的电纳值为j2.14857

7.在单位电抗圆上标出该交点的位置，计算短路点离它的距离，两者之间的角度为（180°+130.1°）/2=155.05°

8.用TXLINE，输入角度，，算得第二条支节的微带线参数：L=45.067mm，W=1.4373mm

9.由于在Port端口与第二个支节之间接的微带线长度任意，但是宽度要与Port 的阻值75欧相匹配，所以用TXLINE算其参数，W=1.4373，L=26.159mm

10.由上所述，设计出来的各参数如下

负载和第一个支节的微带线：L=26.159mm,W=1.4373mm

第一个支节的微带线：L=42.64mm，W=1.4373mm

第一个支节到第二个支节的微带线：L=13.08mm，W=1.4373mm

第二个支节的微带线：L=45.067mm，W=1.4373mm

第二个支节和输入端口之间的微带线：L=26.159mm，W=1.4373mm 由此画出电路

11.实验中用到Output Equation

12.根据设计的参数建立原始电路测量其S参数

在中心频率2GHZ处，反射系数还不是很低，所以要调谐系统以改善性能。

13. 将两个支节（TL6和TL4）的长度设为可调，调谐后电路

第一个支节第二个支节

ID TL6 TL4

原始长度42.64mm 45.07mm

调谐后长度42mm 44.59mm