电磁场与微波技术实验报告-北邮.docx

电磁场与微波技术实验报告-北邮实验二:分支线匹配器一、实验目的掌握支节匹配器的工作原理;掌握微带线的基本概念和元件模型;掌握微带线分支线匹配器的设计和仿真。二、实验原理支节匹配器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和分支线的长度l。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,即𝑌=𝑌0+𝑗𝐵,其中𝑌0=1/𝑍0。并联开路或短路分支线的作用是抵消Y的电纳部分,使总电纳为𝑌0,实现匹配,因此,并联开路或短路分支线提供的电纳为−𝑗𝐵,根据该电纳值确定并联开路或短路分支线的长度l,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(注意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)。微带线微带线是有介质𝜀𝑟(𝜀𝑟>1)和空气混合填充,基片上方是空气,导体带条和接地板之间是介质𝜀𝑟,可以近似等效为均匀介质填充的传输线,等效介质电常数为𝜀𝑒,介于1和𝜀𝑟之间,依赖于基片厚度H和导体宽度W。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为𝜀𝑒、基片厚度H和导体宽度W有关。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𝜀𝑟=,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。。四、实验步骤根据已知计算出各参量,确定项目频率。将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Smith圆上。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。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。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,—。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。同理设计双枝节匹配网络,重复上面的步骤。五、(1).根据已知计算出各参量。写入OutputEquations。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;~2*PI;R为阻抗处等反射系数圆;Rp为匹配圆;Rj为大圆。ZL=64+j*35Z0=75zl=ZL/Z0 zl:(,)1/zl:(,-) TI=(zl-1)/(zl+1) TI:(-,)Zin=75zin=Zin/Z0Tin=(zin-1)/(zin+1) Tin:0b=stepped(0,2*_PI,)R=TI*exp(j*b)Rj=exp(j*b)Rp=*exp(j*b)-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。下面以分别实部虚部、幅度角度方式显示:角度:°−(−°)=°/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=,L=。.由图求出短路点距离支节接入点的电长度,角度为(180°−°)/2=°。再由TXLine,输入角度值,算出微带线的参数。L=,W=。.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75Ω匹配,长度任意。用TXLine,输入阻抗,算出微带线参数W=,L=。.根据上述步骤,设计出的参数为负载到支节的微带线(TL2):L==(TL3):L==(TL1):L==: MLIN :在中心频率处,反射系