电磁场与微波技术实验报告

电磁场与微波技术实验报告班级：姓名：学号：序号：日期：2013年6月EMAIL：通信原理软件实验·报告第2页目录实验二：分支线匹配器............................................................................................3一、实验目的...................................................................................................3二、实验原理...................................................................................................31.支节匹配器...............................................................................................32.微带线.......................................................................................................43.微带线元件模型.......................................................................................44.微带线的不均匀性...................................................................................4三、实验内容...................................................................................................5四、实验步骤...................................................................................................5五、实验过程及结果.......................................................................................61、单支节的Smith圆图..............................................................................62、双支节smith圆图..............................................................................10六、相关公式.................................................................................................15实验三四分之一波长阻抗变换器........................................................................16一、实验目的......................................................................................................16二、实验原理.................................................................................................161、单节四分之一波长阻抗变换器............................................................162、多节四分之一波长阻抗变换器.........................................................16三、实验内容......................................................................................................17四、实验步骤......................................................................................................17五、实验过程及结果.....................................................................................181、实数负载................................................................................................182、3节切比雪夫变阻器.............................................................................222、复数负载.............................................................................................25实验六功率分配器（选作）................................................................................30一、实验目的......................................................................................................30二、实验原理......................................................................................................30三、实验内容.................................................................................................32四、实验步骤......................................................................................................32五、实验过程及结果..........................................................................................33实验总结..................................................................................................................42通信原理软件实验·报告第3页实验二：分支线匹配器一、实验目的1.掌握支节匹配器的工作原理2.掌握微带线的基本概念和元件模型3.掌握微带分支线匹配器的设计与仿真二、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。通信原理软件实验·报告第4页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。微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。W为微带线导体带条的宽度；εr为介质的相对介电常数；T为导体带条厚度；H为介质层厚度，通常H远大于T。L为微带线的长度。微带线的严格场解是由混合TM-TE波组成，然而，在绝大多数实际应用中，介质基片非常薄（Hλ），其场是准TEM波，因此可以用传输线理论分析微带线。微带线的特性阻抗与其等效介电常数εr、基片厚度H和导体宽度W有关，计算公式较为复杂，故利用txline来计算。3.微带线元件模型元器件库里包括有：MLIN：标准微带线MLEF：终端开路微带线MLSC：终端短路微带线MSUB：微带线衬底材料MSTEP：宽度阶梯变换MTEE：T型接头MBENDA：折弯4.微带线的不均匀性上述模型中，终端开路微带线MLEF、宽度阶梯变换MSTEP、T型接头MTEE和折弯MBENDA，是针对微带线的不军训性而专门引入的。一般的微带电路元件都包含着一些不均匀性，例如微带滤波器中的终端开路通信原理软件实验·报告第5页线；微带变阻器的不同特性阻抗微带段的连接处，即微带线宽度的尺寸跳变；微带分支线电桥、功分器等则包含一些分支T型接头；在一块微带电路板上，为使结构紧凑及适应走线方向的要求，时常必须使微带弯折。由此可见，不均匀性在微带电路中是必不可少的。由于微带电路是分布参数电路，其尺寸已可与工作波长相比拟，因此其不均匀性必然对电路产生影响。从等效电路来看，它相当于并联或串联一些电抗元件，或是使参考面发生一些变化。在设计微带电路时，必须考虑到不均匀性所引起的影响，将其等效参量计入电路参量，否则将引起大的误差。三、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介质基片面性εr=2.55,H=1mm，导体厚度T远小于介质基片厚度H。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=λ/4,两分支线之间的距离为d2=λ/8。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅值从1.8GHz至2.2GHz的变化。四、实验步骤1.建立新项目，项目中心频率为2GHz；2.求出归一化输入阻抗和负载阻抗，标在Smith导纳圆图上；3.设计单支节匹配网络，用TXLINE计算微带线的物理长度和宽度；4.选择适当元件模型作电路原理图；5.连接各元件端口，项目频率改为1.8—2.2GHz；6.在工程里添加测量图并分析；通信原理软件实验·报告第6页7.调节微带线的长度l及与负载的举例d，调节范围为10%，输入端口反射系数幅值在中心频率2GHz处最低；8.设计双支节匹配网络，重复步骤4—7；五、实验过程及结果1、单支节的Smith圆图图片1单支节smith图导纳形式通信原理软件实验·报告第7页图片2角度和模形式1)确定单支节分支线与负载距离d由于负载走向支节位置是向源的方向移动，所以从负载顺时针转动，第一次与Ang-104.8的点相遇,由于软件2π~λ，所以算得角度需除2.93.34+104.8=198.14198.14/2=99.072)确定单支节长度L由第一张图得到负载的导纳为-0.53*j，画在smith图上，得到Ang55.84的点，由于用短路线