微波实验报告
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微波实验报告 班级： x班 姓名： xx 学号： xxx 日期： 2011.6.13 目录 实验二 微带分支线匹配器 ............................................ 3 实验目的 ..................................................... 3 实验原理 ..................................................... 3 实验内容 ..................................................... 3 实验步骤与结果 ................................................ 3 单支节 .................................................... 4 双支节 .................................................... 7 实验三 微带多节阻抗变阻器 ......................................... 10 实验目的 .................................................... 10 实验原理 .................................................... 11 实验内容 .................................................... 11 实验步骤与结果 ............................................... 11 实验四 微带功分器 ............................................... 13 实验目的 .................................................... 13 实验原理 .................................................... 13 实验内容 .................................................... 13 实验步骤与结果 ............................................... 15 心得体会 ........................................................ 17 实验二 微带分支线匹配器 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
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，通过增加一个支节，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）。
实验内容 已知：输入阻抗 Zin=75Ω 负载阻抗 Zl=（64+j35）Ω 特性阻抗 Z0=75Ω 介质基片 εr=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=1/4λ，两分支线之间的距离为d2=1/8λ。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。
实验步骤 1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。 2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在smith圆上。 3．设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE计算微带线物理长度和宽度。此处应该注意电长度和实际长度的联系。 4．画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。 5．负载阻抗选择电阻和电感串联的形式，连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为1.8—2.2GHz。 6．添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅值。 7．同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。
仿真调测
单支节 1． 根据已知计算出各参量。写入Output Equations。 Zl为归一化负载阻抗；Zin为归一化输入阻抗；Tl为负载处反射系数；Tin 为输入端反射系数；b为以0.01为步长扫描0~2*PI； r为阻抗处等反射系数圆；R为匹配圆；R0为大圆。
2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在smith圆上 图表1以实部虚部方式显示
图表2以幅度角度方式显示 绘制步骤： 将归一化输入阻抗和负载阻抗所在位置标在导纳圆图上 从负载阻抗处沿等反射系数圆向源旋转，交匹配圆一点，由此确定单支节传输线阻抗为-0.530011*j，取此经历的电长度为分支线与负载的距离d=198.31°*半波长 在导纳圆图上标出该点位置，从开路点出发向源方向旋转到标识位置，取此经历的电长度为分支线的长度l=266.69°*半波长 3． 设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE计算微带线物理长度和宽度。 4． 画出原理图。注意微带分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。 5． 添加矩形图，添加测量，测量输入端的反射系数幅值。 双支节
1．根据已知计算出各参量。写入Output Equations。
2． 画出Smith原图。 绘图步骤： 根据两枝节间隔长度为1/8波长，绘出辅助圆位置 在图中标出负载处位置，沿等反射系数圆向源方向旋转180度，该点为y1’点 从y1’点沿等电导圆旋转，交辅助圆于y1点，通过y1点导纳值减去y1’点导纳值得到第一个枝节的阻抗值。 在图中标出该阻抗值点，从开路点向源方向旋转到标出的阻抗值点，经过的电长度为第一枝节的长度。 从y1点沿等反射系数圆向源方向旋转，交匹配圆于y2’点，1-y2’的阻抗值为第二枝节的阻抗值，在图中标出该阻抗点，从开路点向源方向旋转到该点，经过的电长度为第二枝节的长度 3． 画出原理图。 得到调谐后矩形图： 实验三 微带多节阻抗变阻器 实验目的 1. 掌握微带多节阻抗变阻器的工作原理 2. 掌握微带多节阻抗变阻器的设计和仿真 实验原理 变阻器是一种阻抗变换元件，它可以接于不同数值的电源内阻和负载电阻之间，将两者起一相互变换作用获得匹配，以保证最大功率的功率：此外，在微带电路中，将两不同特性阻抗的微带线连接在一起时为了避免线间反射，也应在两者之间加变阻器。 单节λ/4变阻器是一种简单而有用的电路，其缺点是频带太窄。为了获得较宽的频带，常采用多节阻抗变换器。如下图所示，
多节变阻器的每节电长度均为θ；nZZZZ，210,,为各节的特性阻抗，1nZ为负载阻抗，并假设Zn+1＞Zn,……Z2＞Z1，Z1＞Z0。
其中ρi＝z i/z i-1 Γi=(ρi-1)/(ρi-1+1)
在上图中，变阻器的阻抗由Z0变到Zn+1，对Z0归一化，即由z0＝0变到zn+1＝R，R即为阻抗变换比。其中ρ1，ρ2……ρn+1为相邻两传输线段连接处的驻波比。根据微波技术的基本原理，其值等于大的特性阻抗对小的特性阻抗之比。Γ1，Γ2，……Γn+1则为连接处的反射系数，为了使设计简单，往往取多节变阻器具有对称结构，即使变阻器前后对称位置跳变点的反射系数相等，Γ1＝Γn+1,Γ2=Γn……。 定义下列公式为变阻器的相对带宽和中心波长：
2/)(2/)(12210ffDfff
其中1
f 和2f 分别为频带边界的传输线波长，0f 为传输线中心波长，D为相对带宽。
实验内容 设计仿真等波纹型微带多节变阻器。 给定指标：在2GHZ-6GHZ的频率范围内，阻抗从50欧变为10欧，驻波比不应超过1.15，介质基片H=1mm，在此频率范围内色散效应可忽略。
实验步骤 1． 根据给定的指标，查表确定微带变阻器的节数。 （由于阻抗从50Ω变为10Ω，所以其R=5，中心频率为4GHz，相对带宽为D=1，通过查表，查得满足R值和D值，而且驻波比不超过1.15时，可以确定变阻器的节数n=4。） 2． 查表计算各段线的归一化特性阻抗。 查表可以得到z1=1.21721,z2=1.77292,又可以通过R，计算可得z3=2.82021,z4=4.10775。各段的实际阻值为上述的归一化值与10的乘积。） 3．利用txline计算各段实际的物理长度。通过计算可以得知： Zport1=10Ω，W=10.61mm,L=6.269mm Z1=12.1721Ω,W=8.434mm,L=6.342mm Z2=17.7292Ω,W=5.301mm,L=6.518mm Z3=28.2021Ω,W=2.796mm,L=6.793mm Z4=41.0775Ω,W=1.518mm,L=7.051mm Zport2=50Ω,W=1.044mm,L=7.193mm 4． 根据以上计算的结果即可以得到原理图，原理图一共由六段微带线构成，其中的四段是实现阻抗变化器的微带线，而其余的两段是实现与端口匹配的微带线的。 5． 绘制原理图完毕之后，通过添加一个矩形的测量图，来仿真观察设计的阻抗匹配器是否符合实验的要求。调谐电路。在调谐各阶微带线的长度时，要保证其变化趋势不变。
仿真调测 电路原理图：
调谐后：
