1.8GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告

微波实验报告之前⽹上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中⼼频率上,否则都不对,还有⽼师验收的时候如果⾃⼰⼼情很不好,只要她发现⼀点错误就会坚定的认为不是⾃⼰做的,所以⼀定要确保没有错误,原理⼀定要弄清楚.愿后来⼈好运~~~实验2 微带分⽀线匹配器⼀．实验⽬的：1．熟悉⽀节匹配的匹配原理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：1.⽀节匹配器随着⼯作频率的提⾼及相应波长的减⼩，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GHz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，实现阻抗匹配⽹络。

常⽤的匹配电路有：⽀节匹配器，四分之⼀波长阻抗变换器，指数线匹配器等。

⽀节匹配器分单⽀节、双⽀节和三⽀节匹配。

这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（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。

本次实验主要是研究了微带分⽀线匹配器中的单⽀节匹配器和双⽀节匹配器，我都采⽤了短路模型，这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳，⽤附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。

单⽀节调谐时，其中有两个可调参量：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，然后利⽤Smith圆图和Txline，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，⽐单⽀节匹配器增加了⼀⽀节，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，但需要注意的是，由于双⽀节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配，所以不能在匹配禁区内。

2.微带线从微波制造的观点看，这种调谐电路是⽅便的，因为不需要集总元件，⽽且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。

实验六50-75ΩT型阻抗转换器设计姓名：***专业：通信工程学号：**********一、实验内容设计制作一个50-75ΩT型阻抗转换器。

要求用Matlab软件进行设计计算，Ansoft软件进行仿真和参数调整并生成PCB线路板，制作线路板并进行调试和测试。

二、技术指标中心频率：400MHz；带宽：40MHz；S参数：S11≤-6dB，S21=0±2dB；三、实验设备Ansoft软件；四、实验原理阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，有三种：负载阻抗匹配，源阻抗匹配，共轭阻抗匹配，本实验主要设计的是负载阻抗匹配即输入阻抗R S=负载阻抗R L，常用的同轴线阻抗变换器有直线渐变式和阶梯式两种，最简单的阻抗变换器是四分之一波长阻抗变换器，其长度L=λg/4，特性阻抗阻抗变换器公式（Z1和Z2分别为入端和出端阻抗）。

为了扩展阻抗变换器的带宽，常采用多级阶梯阻抗变换器或渐变式阻抗变换器，阶梯阻抗变换器按其频率特性可分为二项式（最大平滑式）或切比雪夫式（等波纹式）阶梯阻抗变换器；渐变式阻抗变换器按其特性阻抗渐变形式可分为直线式、指数式和抛物线式等。

它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系，当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输．反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。

对于二端口网络，输入电压U1(s)、输入电流I1(s)与输出电压U2(s)、输出电流I2(s)的关系，可根据电路传输方程写为参数A、B、C、D由网络的结构、元件性质和数值决定。

若一网络的构成使得这四个参数中B＝C＝0，但A、D不为0，那么这个网络的输入阻抗Zi(s)将为式中f(s)=A/D，称为变换因子，是复频率变量s的函数。

式子反映输入阻抗Zi(s)与负载阻抗ZL(s)有一定比例的变换关系。

阻抗变换器的主要参数：1.插入损耗(Insertion Loss)：6.5dB±0.5dB；2.频率范围(Frequency)：DC-4GHz；3.驻波比(VSWR)：≤1.3；4.接头型号(Connector Type)：50Ω端为NK型，75Ω端为NJ型；5.额定功率(Rated Power)：1W；五、实验步骤1.学习Ansoft软件使用方法；2.了解实验要求掌握的内容并弄清楚实验原理；3.在Ansoft软件环境下设计实验原理图及原理仿真图（电路图中一端50Ω接头，另一端75Ω接头）；4.由原理图设计实际电路和实际电路仿真图；5.将设计好的电路在Ansoft软件环境下生成PCB线路板；6.将PCB按要求封装并生成3D效果图；六、实验结果1.原理图2.原理仿真图3.实际电路4.实际电路仿真5.PCB图6.PCB封装图7.3D效果图七、实验小结1.学会了使用Ansoft软件，并能在其软件环境下设计电路；2.复习了阻抗变换器的相关知识，加深了之前所学内容；3.整个实验过程中由于初次使用该软件，很多地方容易忽略细节，比如：元器件的选择，参数的配置，使得仿真结果不正确，但最终经过改正，得到了理想的仿真结果；。

波导到微带转换电路学生姓名：学号：单位：时间:2010年5月6日一、技术指标：请设计一只Ka波段波导到微带转换电路。

其技术指标要求如下：工作频率：26.5~40GHz输入/输出驻波比：<1.2dB插入损耗：<1.0dB二、理论分析目前常用的微带－波导探针过渡的方式有两种，都是将微带探针从波导宽边的中心插入，一种是介质面垂直与波导传输方向，称为H面探针，如图1所示，另一种介质面平行于波导传输方向，称为E面探针，如图2所示。

本课题采用的是E面探针过渡，下面详细介绍本课题中的微带－波导过渡设计方法。

图1 H面探针图2 E面探针微带—波导过渡的构成形式如图3所示，探针从波导宽边的中心插入，任一个沿探针方向具有非零电场的波导模将在探针上激励起电流。

探针附近被激励起的高次模存储无功功率的局部场，使接头具有电抗性质。

由于探针过渡具有容性电抗，一段具有感性电抗的高阻线被串联在探针过渡器后面，以消除容性电抗，然后利用四分之一阻抗变换器实现与混频电路内微带传输线的阻抗匹配。

对微带－波导过渡性能有较大影响的电路参数共5个，由表1列出。

探针插入处波导开窗的大小对性能也有一定影响，在设计时可先将其确定。

一般的原则是开窗越小越小越好，以形成截止波导。

探针距波导终端短路面的长度D我们取四分之波导波长,因为终端短路后，波导内形成驻波，波节间距离为二分之波导波长，取四分之波导波长的短路长度，可以保证探针在波导内处于最大电压，即电场最强的波腹位置，以达到尽量高的耦表1影响微带-波导过渡性能的参数三、设计过程：确定中心频率为大气窗口35GHz，频段为26.5GHz到40GHz。

确定矩形波导尺寸、基板的材料和尺寸以及微带金属条带的初始尺寸并建立模型。

此处采用WR-28标准矩形波导，尺寸为7.112mm*3.556mm，基板材料选用Rogers5880型基片，厚度为0.254mm，相对介电常数为2.2，微带金属条带厚度为0.035mm，由ADS中LineCalc 计算得中心频率35GHz处50欧姆微带线宽度为0.754mm。

实验六 滤波器一、实验要求设计一节4节切比雪夫匹配变换器，以匹配40Ω的传输线到60Ω的负载，在整个通带上最大允许的驻波比值为1.2，求出其带宽，并画出输入反射系数与频率的关系曲线。

二、实验目的(1) 掌握切比雪夫电路的原理及其基本设计方法。

(2) 利用Microwave Office 或Ansoft Designer 软件进行相关电路设计和仿真。

三、预习内容（1）切比雪夫的相关原理。

（2）切比雪夫匹配变换器的设计方法。

四、理论分析切比雪夫变换器是以通带内的波纹为代价得到最佳带宽的。

若能容忍这种通带特性的话，对于给定节数，切比雪夫变换器的带宽将明显其他变换器的带宽。

切比雪夫变换器是通过使Γ与切比雪夫多项式相等的方法设计的，因为切比雪夫多项式具有这类变换器所需的最佳特性。

1、切比雪夫多项式第n 阶切比雪夫多项式是用()x T n 表示的n 次多项式。

前4阶切比雪夫多项式是188341224433221+-=-=-==x x T x x T x T x T从而得到切比雪夫的递推公式：()()()x T x xT x T n n n 112-+-=现在令θcos =x ，得切比雪夫表达式可表示为：θθn T n cos )(cos =或者更一般的表达式()()()⎪⎩⎪⎨⎧>⋅≤⋅=--11cos cos 11x x ch n ch x xn x T n因为θncos 可展开为θ)2cos(m n -形式的多项和，从而切比雪夫又可改写为：上面的结果用于高到4节的匹配变换器的设计。

2、切比雪夫变换器的设计 我们现在通过使)(θΓ正比于()θθcos sec m N T 来综合切比雪夫的等波纹通带，此处N 是变换节数。

()()(){}()θθθθθθθθcos sec 2cos 2cos cos 210m N jN n jN T Ae n N N N e --=+-Γ++-Γ+Γ=ΓL L我们可令θ=0求出常数A ，于是有所以，我们有现在，若通带内最大允许的反射系数的幅值为m Γ，则有A m =Γ。