微带功分器的仿真和优化.doc

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1、最优化大作业——微带功分器的仿真和优化班级：B1103491学号：1110349019姓名：胡亮日期：2011-11-16前言：本文主要是基于微带结构的功分器用ADS仿真并用ADS软件进行优化与matlab优化进行了比较：第一章传输线理论1.求解下图匹配路径的匹配电路参数。若将并容串线方案在介电常数为4.2介质材料厚度为1.586mm，导体带厚度为0.035mm微带基板上实现，求各段微带线的宽度及长度值。解：用传输线实现ZL至A的移动，应该并联终端开路传输线，并联短路的也可以，但其电长度会大于0.25。用(如图1)所示电子

2、SMITH圆图，可知并联（终端开路）传输线长度为(这里的λg不是仅指在波导中的波长，是指在所有传输线中传输的波长)，串联传输线的长度为0.152。图（1）上面得到的是传输线的电尺寸，包括特性阻抗（50欧）及电长度。还需要得到物理尺寸，包括宽度长度（注意不同传输线的物理尺寸不同）。在TXLINE软件中选择微带传输线，把板材参数设置好。接下来由电参数特性阻抗及电长度求物理参数宽度及长度。先求并联微带线参数，把特性阻抗填入为50欧，频率为5GHz。并联线的电长度前面求得为0.096,其对应的角度为0.096X3600=34.56

3、0,将其填入。按此按钮即可得到微带线宽度为3.296mm，长度为3.1141mm。同样可得串联微带线的宽度为3.296mm，长度为4.9307mm，如图（3）所示。图（3）注意：软件TXLINE2001—Microstrip中的ElectricalLength代表的就是，即电长度乘以，而不是乘以。2.用特性阻抗50的传输线给天线馈电，其驻波比及驻波相位分别是3.0及10cm，求此天线的输入阻抗。设计匹配电路使天线与传输线达到匹配，并估计其带宽。设工作频率为886MHz。解：工作频率为886MHz，则波长为：，则驻波相位10

4、cm对应的电长度为0.295。如图（4）所示，点1为波节点，沿驻波比为3的圆逆时针走0.295个点长度到点2，点2即为负载（为天线）阻抗点，即天线的输入阻抗：。图（4）为实现天线与传输线的匹配，可采取并容串感的方案（路线为2—3—4），如图(5)所示。图（5）在电子圆图中设定好频率及系统特性阻抗后，可得到电容为2.6pF，电感为12.0nH。在圆图中的匹配路径上，点3的结点品质因子最大，为，所以有载品质因子，则可估计带宽为：。第二章网络理论1.用matlab编程对上面第二题中的匹配电路实现ABCD参数矩阵连乘，求匹配电路的

5、带宽，并与由节点品质因子得到的结果进行比较。下面提供3种解法，分别是由功率，S参量及A参量的频率响应特性求解。解1：串联电感的转移参量为：，并联电容的转移参量为：，则匹配网络的转移参量矩阵为：。根据转移参量的定义，，此时天线输入阻抗即为网络的负载，前面求出为，可求得匹配网络的输入阻抗为：。其中，电容C为2.6pF，电感L为12.0nH。匹配网络的输入阻抗与输入端的反射系数为，用Matlab绘得模值随频率变化的情况如图7所示。由图易得，若以反射半功率点为带宽的定义（此时对应的反射系数Γ＝0.707），得到带宽为1375MHz

6、，这与用节点品质因子得到的结果1352MHz一致。图（7）程序如下所示：%----------------------------------------------------%绘制反射系数和驻波比%----------------------------------------------------Z=96.2+i*66.0;L=1.2e-8;C=2.6e-12;w=logspace(8,10,10000);Z1=((1-w.^2*L*C)*Z+i*w*L)./(i*w*C*Z+1);r=(Z1-50)./(Z1+5

7、0);figure(1);plot(w/(2*pi),abs(r));gridon;xlabel('频率（Hz）');ylabel('反射系数');figure(2);VSWR=(1+abs(r))./(1-abs(r));plot(w/(2*pi),VSWR);gridon;xlabel('频率（Hz）');ylabel('驻波比');%-----------------------------------------------------若以驻波比小于1.5为带宽的定义，得到的带宽为267.4MHz（如图8）。图（8

8、）解2：原匹配电路为串感并容型，得到A参量为,再有A矩阵转化为S参量，最后由S21画出频率响应如下图：由上图可以看出电路带宽为1.2GHz，与节点品质因子计算得到的带宽1.291GHz大致相同。其中计算过程的matlab代码如下：%画S21频率响应图%基本参量：f频率，L串联电感，C并联电容；f=10: