實驗匹配電路的設(shè)計與仿真一、實驗?zāi)康囊弧?.1、掌握阻抗匹配、負(fù)軛匹配的原理2、掌握集總元件L型U阻抗抗匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配機理3、4、5、6、掌握并（串）聯(lián)單支節(jié)調(diào)配器、了解ADS軟件勺勺主要功能特點掌握Smith原圖的構(gòu)成及在阻了解微帶線的基本結(jié)構(gòu)廠3、4、5、6、掌握并（串）聯(lián)單支節(jié)調(diào)配器、了解ADS軟件勺勺主要功能特點掌握Smith原圖的構(gòu)成及在阻了解微帶線的基本結(jié)構(gòu)廠f入/4阻抗變換器匹配機理用應(yīng)的一，中己匹'抗~、^實理1、基本阻抗匹配理論-J>T信號源的輸出功率取決于Up、Rs和RL。在信號源給定的情況下，輸出功率取決于負(fù)載電阻與信號源內(nèi)阻之比k。當(dāng)］RL=Rs時可獲得最大輸出功率,此時為阻抗匹配狀態(tài)。無論負(fù)載電阻大于大，輸2、共軛當(dāng)二還是小于信號源內(nèi)阻，都不可能使負(fù)載獲得最大功率，且兩個電阻值偏差越率越小。一——，源輸出功率最大，稱作共軛匹配。若，需在負(fù)載和信號源之間加一個阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，將負(fù)載阻抗變換為信號源阻抗的共軛。3、阻抗匹配：入/4阻抗變換器并（串）聯(lián)單支節(jié)調(diào)配器調(diào)配原理：y（左）=1=y（右）+jb，y（右）=1-jb調(diào)配過程：a）.yL于A點b）等P圓順時針旋轉(zhuǎn)與g=1的圓交于B點，旋轉(zhuǎn)長度為d（接入點的位置）c）B點的虛部為jb，并聯(lián)支節(jié)的電納為-jb，則匹配d）-jb于E點，則支線電長度為l（短路線）三、實驗內(nèi)容1、設(shè)計L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使Zs=（25—j*25）Ohm信號源與ZL=（100-j*25）Ohm的負(fù)載匹配，頻率為500MHz。2、設(shè)計微帶單枝節(jié)短截線匹配網(wǎng)絡(luò)，使ZS=（55—j*40）Ohm信號源與ZL=（30+j*50）Ohm的負(fù)載匹配,，頻中心頻率為四、實驗步驟gI、L型匹配網(wǎng)絡(luò)1、打開ADS2、新建一個工程，長度單位選毫米3、選“Nohelpneeded"，然后單擊“finish"4、在元件庫列表中選擇“Simulating-SParam"，單擊Term和一個SP控件5、雙擊Term1，Term2端口，彈出對話框改變參數(shù)SP和Term放入兩個6、雙擊S-Paraemters控件，彈出對話框改變參數(shù)7、選擇元件庫“SmithChartMatching",單擊在原理圖中添加“DA_SmithChartMatching"控件，單擊工具欄，放置并連接原件8、雙擊DA_SmithChartMatching控件，設(shè)置相關(guān)參數(shù)*9、執(zhí)行菜單命令【Tools_?【SmithChart】，彈出“SmartComponentSyne"對話框，選擇“UpdateSmartComponentfromSmithChartUtility",單擊OK10、改變Freq，單擊“DefineSource/loadNetworkterminations"按鈕11、采用分立元件LC匹配過程如下圖改變L、C位置，觀察L、C值變化時輸入阻抗變化軌跡12、單擊“BuildADSCircuit"按鈕，即可生成相應(yīng)的電路13、選中DA_SmithChartMatch控件，單擊菜單欄向下的箭頭，以查看匹配電路14、單擊向上的箭頭，返回到原理圖15、單擊圖標(biāo)，進行仿真16、單擊，在結(jié)果窗口單擊，選中要查看的圖形，仿真結(jié)果輸出II、微帶單支節(jié)短截線1、新建一個工程，長度單位選毫米2、在元件庫列表中選擇“PassiveCircuitDG-Matching”，放置元件MSUB（微帶基片）和SSMATH（微帶單支節(jié)短截線）3、執(zhí)行菜單命令【Insert】【Template】，選擇S_Params，在原理圖中加入S參數(shù)模塊4、雙擊MSUB元件，設(shè)置參數(shù)5、雙擊“DA_SSMatch_MLIN_SMatching”控件，設(shè)置參數(shù)，輸入阻抗與源阻抗Zs共軛6、設(shè)置TERM1、TERM2阻抗，S參數(shù)掃頻方案，完成設(shè)計7、執(zhí)行菜單命令【DesignGuade】[PassiveCircuit】，選擇對話框中的MicrostripControlWindow，選擇DesignAssiantDesign，100%出現(xiàn)后，Close該對話框8、選中SSMatch控件，單擊菜單欄向下的箭頭，以查看匹配電路9、單擊向上的箭頭，返回到原理圖10、單擊“齒輪"按鈕，進行仿真，分析結(jié)果11、匹配電路的版圖生成。在工具欄單擊“DeactiveorActive”控件，然后單擊2個“地”、2個“Term”，“SP”控件，使它們失效，就不會出現(xiàn)在所生成的版圖中。12、執(zhí)行菜單命令【Layout】-＞【Generate/UpdateLayout】，彈出一個設(shè)置對話框，這里應(yīng)用其默認(rèn)設(shè)置，直接單擊OK。Inctuicft(nsjne[(Etartstop)])DA_SSMakhlSeltciParartitt&fSubst^hSubf"_^FsL5GK：->Z]nZ(55tjt4D)Ohm4—Zloid=C30tjO]OhmZ5tuL=5OGhnZlin?=5(J除SlabTyp^DpHiCircuitNetTy^eSeltciParartitt&fSubst^hSubf"_^FsL5GK：->Z]nZ(55tjt4D)Ohm4—Zloid=C30tjO]OhmZ5tuL=5OGhnZlin?=5(J除SlabTyp^DpHiCircuitNetTy^e=AiitwnitLCIelU=0M五、I、TcmiNunfi"lz=(5&<^]aimMSub-DA^SSMakh[.DArSffndlhCI諄嶼怕忙舟]DA_S5Mflkih1SubiL-^Siibli-F=fl.5GHzZjR=(55*r<t!()aiMnZl^d^Sfr+j'^QiTrtZ^tub=50Dhifi21ine=!5GOhmDena=ommrcrmIWl?NuiTrS喬I眇fSOjQhmII、微帶單支節(jié)短截線由仿真結(jié)果可知在時反射系數(shù)較小，電壓傳輸系數(shù)最大，系統(tǒng)性能較好。六、練習(xí)題1、設(shè)計L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使Zs=(46—jX124)Ohm信號源與ZL=(20+jX100)Ohm的負(fù)載匹配，頻率為2400MHz.解：原理圖：匹配電路：仿真結(jié)果如下：2、設(shè)計微帶單枝短截線線匹配電路，使MAX2660的輸出阻抗ZS=(126-j*459)Ohm與ZL=50Ohm的負(fù)載匹配，頻率為900MHz.微帶線板材參數(shù)：相對介電常數(shù):，相對磁導(dǎo)率：導(dǎo)電率:，損耗角正切：1e-4基板厚度：，導(dǎo)帶金屬厚度：解，原理圖，匹配電路，仿真結(jié)果，版圖生成如下，七、思考題1、常用的微波/射頻EDA仿真軟件有哪些？答：微波/射頻領(lǐng)域主要的EDA工具有Agilent公司的ADS軟件和Ansoft公司的HFSS、Designer軟件，MicrowaveOffice,AnsoftSerenade,CST等微波/射頻電路設(shè)計軟件，還有Smith圓圖軟件Winsmith等。2、用ADS軟件進行匹配電路設(shè)計和仿真的主要步驟有哪些？答：畫出原理圖，添加DA_SmithChartMatching"控件，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，執(zhí)行菜單命令【Tools】f【SmithChart】，彈出“SmartComponentSyne"對話框，選擇“UpdateSmartComponentfromSmithChartUtility"，單擊OK，在SmithChart中并聯(lián)電感串聯(lián)電容或并聯(lián)電容串聯(lián)電感，改變電容電感的值，直至匹配。單擊“BuildADSCircuit"按鈕，即可生成相應(yīng)的電路。在原理圖中，選中DA_SmithChartMatch控件，單擊菜單欄向下的箭頭，以查看匹配電路，單擊向上的箭頭，返回到原理圖。單擊“齒輪"圖標(biāo)，進行仿真。3、給出兩種典型微波匹配網(wǎng)絡(luò)，并簡述其工作原理。答：下圖為兩種典型微波匹配網(wǎng)絡(luò)：對于T型網(wǎng)絡(luò)，它的輸入輸出阻抗和傳輸系數(shù)分別為：其中A11，A12，A21，A22為網(wǎng)絡(luò)A參數(shù)，通過上式可求得：同時可求得型網(wǎng)絡(luò)的電路參數(shù)為：4、畫出微帶線的結(jié)構(gòu)圖，若導(dǎo)帶寬度w、￡