文档介绍：电磁场与微波技术实验报告
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日期: 2013年 6月
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目录
实验二:分支线匹配器 3
一、实验目的 3
二、实验原理 3
1. 支节匹配器 3
2. 微带线 3
3. 微带线元件模型 4
4. 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 6
1、单支节的Smith圆图 6
2、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 16
1、单节四分之一波长阻抗变换器 16
2、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 18
1、实数负载 18
2、3节切比雪夫变阻器 22
2、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 41
实验二:分支线匹配器
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
掌握微带分支线匹配器的设计与仿真
实验原理
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。
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(H<<λ),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。
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
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。
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= ,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。。
实验步骤
建立新项目,项目中心频率为2GHz;
求出归一化输入阻抗和负载阻抗,标在Smith导纳圆图上;
设计单支节匹配网络,用TXLINE计算微带线的物理长度和宽度;
选择适当元件模型作电路原理图;
连接各元件端口,—;
在工程里添加测量图并分析;
调节微带线的长度l及与负载的