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1、实验一匹配电路的设计与仿真一、实验目的1、掌握阻抗匹配、共腕匹配的原理2、掌握集总元件L型阻抗抗匹配网络的匹配机理3、掌握并（用）联单支节调配器、入/4阻抗变换器匹配机理4、了解 AI 卜工5、掌握S6、了解微带线的基本结构能特点mith原图的构成及在阻抗匹配中的应用、实验原理1、基本阻抗匹配理论信号源的输出功率取决于 Us、Rs和RL在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比k。当RL=Rs时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。无论负 *Zl Zg载电阻大于还是小于信号源内阻， 都不可能使负载获得最大功率，且两个电阻值偏差越大,输出功率越小2、共腕匹配:,源输出功率最大
2、，称作共腕匹配需在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络将负载阻抗变换为信号源阻抗的共腕。并(申)联单支节调配器.调配原理：y（左）=1=y（右）+jb , y（右）=1-jb调配过程:a). yL 于A点b)等P圆顺时针旋转与g=1的圆交于B点，旋转长度为d (接入点的位置)c)B点的虚部为jb ,并联支节的电纳为-jb ,则匹配d) -jb于E点，则支线电长度为l (短路线)三、实验内容1、设计L型阻抗匹配网络，使 Zs=(25 j*25) Ohm 信号源与ZL=(100j*25) Ohm 的负载 匹配，频率为500MHz2、设计微带单枝节短截线匹配网络，使 ZS=(55j*40) Ohm信号
3、源与ZL=(30+j*50) Ohm的负载匹配，频中心频率为1.5GHz 四、实验步骤I、L型匹配网络1、打开ADS2、新建一个工程，长度单位选毫米3、选 “ No help needed ”，然后单击 “finish ”4、在元件库列表中选择“ Simulating-S Param ，单击 SP 和 Term放入两个Term和一个SP控件5、双击Term1, Term2端口，弹出对话框改变参数6、双击S-Paraemters控件，弹出对话框改变参数7、选择元件库“ Smith Chart Matching ”，单击在原理图中添加“ DA_SmithChartMatching”控件，单击工具栏
4、,放置并连接原件8、双击DA_SmithChartMatching控件，设置相关参数9、执行菜单命令【Tools Smith Chart ,弹出 “ SmartComponentSyne” 对话框，选择 “ Update SmartComponent from Smith Chart Utility ，单击 OK10、改变 Freq,单击 “ DefineSource/load Network terminations ” 按钮11、采用分立元件LC匹配过程如下图改变L、C位置，观察L、C值变化时输入阻抗变化轨迹12、单击“ Build ADS Circuit ”按启即可尢成相应的电路13、选
5、中DA_SmithChartMatch控件，单击菜单栏向下的箭头，以查看匹配电路14、单击向上的箭头，返回到原理图15、单击图标，进行仿真16、单击，在结果窗口单击，选中要查看的图形，仿真结果输出II、微带单支节短截线1、新建一个工程，长度单位选毫米2、在元件库列表中选择“ Passive Circuit DG-Matching ，放置元件 MSUB微带基片） 和SSMATH微带单支节短截线）3、执行菜单命令【Insert】一 Template,选择S_ Params,在原理图中加入 S参数模 块4、双击MSU既件，设置参数5、双击“ DA_SSMatch_MLIN_SMatching控件，设
6、置参数，输入阻抗与源阻抗 Zs共腕6、设置TERM 1 TERM2a抗,S参数扫频方案，完成设计7、执行菜单命令【DesignGuadej*Passive Circuit】，选择对话框中的 MicrostripControl Window ,选择 Design Assiant Design , 100%B现后，Close 该对话框8、选中SSMatch控件，单击菜单栏向下的箭头，以查看匹配电路9、单击向上的箭率回到原理图10、单击“齿轮”按钮，进行仿真，分析结果固11、匹配电路的版图生成。在工具栏单击“ Deactive or Active ”控件 ，然后单击2个“地”、2个“Term，“SP
7、控件，使它们失效，就不会出现在所生成的版图中 12、执行菜单命令【Layout】-【Generate/Update Layout】，弹出一个设置对话框，这里应用其默认设置，直接单击OKInd met XmaDA.SSIatcKl5tld Purdtr 5弧F*IS而丁_F-t 5 GHe-IlQtd=(3C*j*5O) m%lub=50 OkiZfee(50。如- StuWype=Qpw CircuitRhT看广如t银桩立D*ltuO h(第 5,6步的图)TOffllNuin*10A.sSWm I3mlslUhiiMMKtTlDAa33Mikhl-Sufel-USmbrFT 导 GHESug
8、叶睢IjavnZbad编Q* *3 Ohm ermZlnB=MOhm叩02M|=(3tXj-50)OtwnT五、实验结果I、L型匹配网络由仿真结果可知在500MHz寸反射系数最小，电压传输系数最大，系统性能最好。II、微带单支节短截线由仿真结果可知在1.5GHz时反射系数较小，电压传输系数最大，系统性能较好。六、练习题1、设计L型阻抗匹配网络，使 Zs=(46 j x 124) Ohm信号源与ZL=(20+j X100) Ohm的负载匹配，频率为2400MHz.解：原理图：匹配电路：仿真结果如下：2、设计微带单枝短截线线匹配电路，使MAX2660的输出阻抗 ZS= (126-j*459 ) O
9、hm与ZL=50Ohm勺负载匹配,频率为900MHz.微带线板材参数：相对介电常数： 2.65 ，相对磁导率： 1.0 ，导电率：1.0e20 ，损耗角正切：1e-4基板厚度：1.5mm导带金属厚度：0.01mm解：原理图：匹配电路：仿真结果：版图生成如下：七、思考题1、常用的微波/射频EDA真软件有哪些？答：彳波/射频领域主要的EDA工具有Agilent公司的ADS软件和Ansoft公司的HFSS Designer 软件， Microwave Office, Ansoft Serenade ,CST 等微波 / 射频电路设计软件，还有 Smith 圆图软件 Winsmith 等。2、用AD欹
10、件进行匹配电路设计和仿真的主要步骤有哪些?答： 画出原理图， 添加 DA_SmithChartMatching ”控件， 设置相关参数， 执行菜单命令【Tools 】 Smith Chart】，弹出 “SmartComponentSyne” 对话框，选择 “Update SmartComponentfrom Smith Chart Utility ，单击 OK在Smith Chart中并联电感串联电容或并联电容串联电感，改变电容电感的值，直至匹配。单击“ Build ADSCircuit ”按钮，即可生成相应的电路。在原理图中，选中 DA_SmithChartMatch 控件，单击菜单栏向下的
11、箭头，以查看匹配电路，单击向上的箭头，返回到原理图。单击“齿轮”图标，进行仿真。3、给出两种典型微波匹配网络，并简述其工作原理。答：下图为两种典型微波匹配网络：对于 T 型网络，它的输入输出阻抗和传输系数分别为：其中 A11， A12， A21， A22 为网络 A 参数，通过上式可求得：同时可求得 型网络的电路参数为：4、画出微带线的结构图，若导带宽度w、 r增大，其特征阻抗Z0如何变化？答：微带线的结构图如下图。介质微带特性阻抗随着W/h 增大而减小；相同尺寸条件下，& r越大，特性阻抗Z0越小。5、写出实验体会和建议。通过此次试验了解了阻抗匹配网络的原理， 重点学会了 L 型阻抗匹配网络的设计， 学会用Smith原图进行阻抗匹配，对 ADSft件有了初步的了解。止匕外，也学会了用微带单支节短截线进行阻抗匹配。