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1、射频专题实验报告姓名：班级：学号：实验一匹配网络的设计与仿真一、实验目的1、掌握阻抗匹配共轭匹配的原理；2、学习并掌握L型阻抗匹配网络的设计方法；3、掌握并（串）联单支节调配器、四分之波长阻抗变换器匹配原理；4、学习并掌握微带单枝短截线线匹配电路的设计方法；5、学会使用射频电路仿真软件ADS进行电路的设计和仿真。二、实验原理基本阻抗匹配理论当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。阻抗匹配概念可以推广到交流电路。,当负载阻抗ZL与信号源阻抗Zs共轭时,即ZL=Z*s
2、,能够实现功率的最大传输,称作共轭匹配或广义阻抗匹配。如果负载阻抗不满足共轭匹配条件,就要在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络N,将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭,实现阻抗匹配。三、实验内容1、分立器件LC匹配网络设计设计目标：设计L型阻抗匹配网络，使Zs=（25-j*15）Ohm信号源与ZL=（100-j*25）Ohm的负载匹配，频率为50MHz。2、微带单枝短截线线匹配电路的设计设计目标：设计微带单枝短截线匹配网络，使Zs=（55-j*40）Ohm信号源与ZL=（30+j*50）Ohm的负载匹配，频率为1.5GHz。四、练习内容1、设计L型阻抗匹配网络，使Zs=（46-j
3、*124）Ohm信号源与ZL=20+j*100Ohm的负载匹配，频率为2400MHz。思考：在一个传输系统中，反射系数越小越好，传输系数越大越好，这样该系统的传输效率越高，系统性能越好。该仿真实验中，S参数的S11代表反射系数，S21代表传输系数。仿真结果如上图，在中心频率处及2.5GHz处，S21最大，S11最小，即此时反射最小，这是由于网络得到很好的匹配，故而使得传输系数增大，反射系数减小，也就是系统的传输损失减小。所以中心频率处系统的性能最好也就是传输效率最高。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）Ohm与ZL=50Oh
4、m的负载匹配，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思考：S22为传输系数，S21是反射系数，由仿真结果图可以得出，在中心频率附近处，当S22最大时，S21最小，故利用微带单枝短截线，可以使阻抗匹配得到匹配，降低损耗。在一个网络中，当传输系数越大越好，反射系数越小越好，此时，系统传输中的损耗减小并且提高了性能，使得利用效率尽可能提高。实验中损耗系数不可能完全为零，因为存在一定的实验误差，有仪器本身的误差还有一些人为操作引起的误差。这让我们想到实际中也是如
5、此，损耗系数不能无尽小，当一个系统性能几乎接近完美的时候，其设备代价也就增大了。五、实验总结与反思通过本次试验，我初步掌握了ADS软件的使用方法，同时学会了如何设计L型匹配网络，以及利用微带单枝短截线设计匹配电路的原理及方法，另外，也能够通过自己的分析得到什么样的系统性能可以达到最优。一方面了解到平时微波课程里面散射参数所对应的物理意义，另一方面也充分了解到Smith圆在阻抗匹配网络中的重要作用，作为阻抗匹配的一种重要的方法，也相对应用比较简单，不用经过复杂的计算即可得到阻抗匹配网络。通过实验，可以在Smith圆图上分析系统匹配情况，得到系统一些有效参数，在今后的学习中，要更
6、加重视对Smith圆图的学习。实验二衰减器的设计一、实验目的1、了解矢量网络分析仪的工作原理2、掌握用矢量网络分析仪测量待测元件的回波损耗和插入损耗的原理方法。3、了解功率衰减器的原理及其应用4、了解无源功率衰减器的基本设计方法5、了解PIN电子功率衰减器的原理及基本设计方法二、实验原理功率衰减器是一种能量损耗性射频/微波元件，元件内部含有电阻性材料。衰减器广泛用于需要功率电平调整的各种场合。（1）衰减器的技术指标：1.工作频带：衰减器的工作频带是指在给定频率范围内使用衰减器,衰减量才能达到指标值。由于射频/微波结构与频率有关,不同频段的元器件,结构不同,也不能通用。现代同轴
7、结构的衰减器使用的工作频带相当宽,设计或使用中要加以注意。2.衰减量：衰减量描述功率通过衰减器后功率的变小程度。衰减量的大小由构成衰减器的材料和结构确定。衰减量用分贝作单位,便于整机指标计算。3.功率容量：衰减器是一种能量消耗元件,功率消耗后变成热量。可以想象,材料结构确定后,衰减器的功率容量就确定了。如果让衰减器承受的功率超过这个极限值,衰减器就会被烧毁。设计和使用时,必须明确功率容量。4.回波损耗：回波损耗就是衰减器的驻波比,要求衰减器两端的输入输出驻波比应尽可能小。我们希望的衰减器是一个功率消耗
