微波技术试验报告.docx
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微波技术试验报告
微波技术与计算机仿真实验报告
实验一史密斯圆图与传输线理论的关系
1.1不同负载阻抗所对应的传输线工作状态及其在史密斯圆图上
对应的区域;实验步骤:
1.连接负载、传输线和微波端口,传输线长度
电路连接如图所示:
term:
5匕
5Ghz
2•进一步将负载阻抗设置为50欧姆,传输线阻抗设置为50欧姆,传输线长度为0,衰减为0,微波端口阻抗也设置为50欧姆。
3•分析计算后,在阻抗圆图上观察反射系数的位置,将结果填入实验记录;
4.将负载阻抗实部设置为小于50欧姆,虚部为零,其余设置不变,
分析后,在阻抗圆图上观察反射系数的位置,将结果填入实验记录;
5•将负载阻抗实部设置为大于50欧姆,虚部为零,其余设置不变,分析后,在阻抗圆图上观察反射系数的位置,将结果填入实验记录;
6.负载阻抗的实部不变,将负载阻抗的虚部设置为大于0,其余条件
不变,分析后,在阻抗圆图上观察反射系数的位置,将结果填入实验记录;
7•负载阻抗的实部不变,将负载阻抗的虚部设置为小于0,其余条件
不变,分析后,在阻抗圆图上观察反射系数的位置,将结果填入实验记录;
8•将负载阻抗的实部设置为0,虚部为分别设置为0、大于0,小于0和10000,其余条件不变,分析后,在阻抗圆图上观察反射系数的位置,将结果填入实验记录;
姓名
黑XX
班级
XXXXXX班
学号
XXXXXXXXXX
XXX
实验内容
不同负载阻抗所对应的传输线工作状态及其Smith
圆图对应的区域
负载阻抗
工作频率
反射系数
(幅度,相位)
圆图区域
50
5Ghz
0.0020.003
匹配点
10
5Ghz
0.667179.919
低阻区
100
5Ghz
0.3340.081
咼阻区
50+j100
5Ghz
0.70744.973
感性区
50-j100
5Ghz
0.708-44.973
容性区
0
5Ghz
1.002179.793
短路点
j100
5Ghz
1.00153.168
电感区
-j100
5Ghz
1.00153.431
电容区
jlOOOO
5Ghz
1.0000.597
开路点
结论
原点代表传输线处于行波状态,此时,输入阻抗
等于传输线的特征阻抗,反射系数为0。
反射系数的模等于1,对应于Smith圆图上半径等于1的圆。
归一输入阻抗为纯电抗。
第1、2象限为感抗,第3、4象限为容抗。
r=1的点为开路点
r=-1的点为短路点
输入阻抗既不是纯电抗,也不等于传输线的特征阻抗的区域是行驻波区域。
第1、2象限,输入阻抗的虚部大于0,为感性
区。
第3、4象限,输入阻抗的虚部小于0,为容性
区。
实轴上,电抗为0,阻抗为纯电阻。
且r>0,
Zin>Z0,为电压波腹。
r<0,Zin 为电压波节。 1.2反射系数沿传输线变化在阻抗圆图上的轨迹的观察研究 1•如图1示连接负载、传输线和微波端口,将频率设置为固定频率 2•将负载阻抗设置为复数,其余参数不变; 0 5 M r e FREQ LIn^ar, 5Ghz 3•改变传输线的长度,从0到入/2变化(分别选6个以上长度以上进行计算仿真),观察反射系数随传输线长度改变在阻抗圆图上位置的变化,填入实验报告 4•将传输线的衰减值设置为有限值(如5),其余参数不变,重复步骤 3,观察反射系数随传输线长度改变在圆图上的变化,将结果填入实验报告。 5•对步骤2.3和2.4的结果进行分析和比较,总结反射系数幅度和相位随参考面变化的规律并写入实验报告 实验内容 反射系数沿传输线变化在阻抗圆图上轨迹的 研究 传输线长度 传输线衰减 工作频率 反射系数 轨迹变化 5mm 0 5Ghz 0.4373.461 对于无耗传 10mm 0 5Ghz 0.446-56.971 输线,反射系 15mm 0 5Ghz 0.448 数的模保持 -116.924 不变,沿着等 20mm 0 5Ghz 0.445 反射系数圆。 -176.868 由负载f源 25mm 0 5Ghz 0.448 相位滞后-顺 123.212 时针; 30mm 0 5Ghz 0.449 由源f负 63.051 载相位超前- 5mm 5 5Ghz 0.4423.426 逆时针 10mm 5 5Ghz 0.434 变化周期 -56.436 入/2 15mm 5 5Ghz 0.431 对于有耗传 -116.281 输线,除了相 20mm 5 5Ghz 0.426 位的变化以 176.752 夕卜,反射系数 25mm 5 5Ghz 0.421 的模沿着源 123.381 f负载逐渐 30mm 5 5Ghz 0.413 减小,相位仍 63.196 然呈现周期 性的滞后与 超前。 (3)负载阻抗改变与反射系数在阻抗圆图上的变化轨迹的关系 1如步骤1.2图1所示连接负载、传输线和微波端口,将频率设为固定值,传输线的长度设置为0,负载阻抗设置为复数,其余参数不变; 2改变负载阻抗的实部(从小到大变化),虚部不变,观察阻抗圆图上反射系数的变化轨迹,记录结果; 3改变负载阻抗的虚部(从小到大变化),实部不变,观察阻抗圆图上反射系数的变化轨迹,记录结果; 实验内容 负载阻抗改变与反射系数在阻抗圆图上的 变化轨迹的关系 (1) 负载阻抗 工作频率 反射系数 轨迹变化 50+j10 5Ghz 0.09789.713 负载变化在圆 50+j50 5Ghz 0.44863.573 图上的轨迹 50+j80 5Ghz 0.62451.451 电阻不变,电 抗变化: 沿等电阻 圆变化。 电导不变,电 纳变化: 沿等电导圆变化。 电抗不变,电阻变化: 沿等电抗圆变化。 电纳不变,电导变化: 沿等电纳圆变化。 50+j100 5Ghz 0.70744.972 50+j200 5Ghz 0.89626.496 50+j500 5Ghz 0.98211.222 50+j1000 5Ghz 0.9945.996 10+j50 5Ghz 0.8288.991 50+j50 5Ghz 0.44863.573 100+j50 5Ghz 0.44625.681 200+j50 5Ghz 0.6206.987 500+j50 5Ghz 0.8181.209 20+j50 5Ghz 0.67885.356 80+j50 5Ghz 0.42038.206 实验二阻抗匹配的计算机仿真设计 2.11/4波长阻抗变换器的设计 (1)对复数阻抗负载在50欧姆传输线系统中,用1/4波长阻抗 变换器进行匹配。 得出1/4波长阻抗变换器的特性阻抗和1/4波 长阻抗变换器插入的位置。 (2)将频率设置成扫频模式,如图2所示,分析计算后,观察 驻波比分别小于1.2、1.5、2.0的带宽,并填入实验报告。 1V02T14AnsoftCorporation-Harmonica? v8710: 40^4 deprogramfilv^Sef^nad^Doctexp_1\exp_1.ckt 90 270 1111“Ii|「11$hh11.川11“11n11: |i利111iiihi袖1"iiti1hiiiJii「I11h1ifqi$i“11|i.oo.oro 实验内容 入/4阻抗变换器的设计 负载阻抗 中心频率 Li Zoi L2 Z02 带宽 SWR 1.2 SWR1 .5 SWR 2.0 60+j100 5Ghz 3.5 50o 15m 124. 100Mh 800Mh 1.4Gh mm hm m 346o z z z hm 注: Li为接入第一段传输线的长度,Zoi为该传输线特性阻抗,L2为入/4阻抗变换器长度,Zo2为入/4传输线特性阻抗。 Iyrin53 2.2单枝节(短截线)匹配的设计 实验内容 单枝节(短截线)匹配的设计 负载阻抗 中心频率 Li Z01 L2 Z02 带宽 SWR 1.2 SWR1 .5 SWR 2.0 60+j100 50Ghz 14. 50 4.7 50mm 200Mh 400Mh 750Mh 6mm oh mm z z z m 注: Li为接入第一段传输线的长度,Zoi为该传输线特性阻抗,L2为枝节(短截线)长度,Z02为枝节(短截线)特性阻抗。 d: \programflles\SeninadeDocWxp_1Wxp_1.ckt FREQ[GHZ] VSWfi: ifc^eKpi) 70 4.45 292 71 430 264 了孑 4,55 239 73 4.60 217 74 J.65 196 75 4.70 177 4.75 161| 77 4.80 1.45 7E 4.85 T32 ]g 4.90 120 30 4,95 1.09 31 5.00 103 aa- 5.05 111 aa 5.10 121 84 5.15 133 殆 5.20 145 06 5.25 T57 87 5.30 171 _8S 535 1.85 鹊 5.40 199 90 5.45 215 91 55。 231 92 5.55 247 93 s.eo 264 g厂 5.65 292 匹配电路如图所示: e 5Ghz 2.3L匹配(用集总元件匹配) 原理图如下: 实验内容 L匹配 (1) 负载阻抗 中心频率 串/并 L/C 串/并 L/C 带宽 SWR 1.2 SWR1 .5 SWR 2.0 60+j100 5Ghz 并 串 300Mh 900Mh 1.4Gh 496.47f 3.05nH z z z F SmithTcol Ne州rr«lch ZReJ: 51004jOOJ FMIM: Circuit. a 11 11 11 JJ jj Dopby Matchng Nominal加ur Noinwlze匚Irnpedarce [0Ojl.92 DeeielasiICrcjr 匚ickonabuttono(ent
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- 微波 技术 试验报告