实验二 微波电路计算机辅助设计CAD软件的使用1.doc

电子信息工程系实验报告成 绩： 课程名称：电磁场与波 指导教师（签名）： 实验项目名称：实验二 微波电路计算机辅助设计CAD软件的使用 实验时间：2011-10-19 班级：电信092 姓名： 赖代希 学号： 910706246 一、实验目的： 1、了解各种微波电路CAD软件； 2、熟悉掌握微波计算器软件的使用方法； 3、熟悉smith圆图软件的使用；二、实验设备： 1.计算机（符合相关软件的配置要求）：1台 2.相关的CAD软件（如matlab软件）：1套三、实验原理 1.微波电路CAD简介 以微波理论、计算数学及计算机应用三者结合的微波电路计算机辅助设计(简称CAD）微波电路CAD技术用于射频和微波电路的计算机仿真和优化设计。常用的微波电路CAD软件有如下表1.1。表1.1 常用微波电路CAD软件序号名称主要性能厂商1ADS综合软件包Agilent2MATLAB综合软件包Mathworks3MW Office线性/非线性电路、2.5D电磁场仿真AWR4GENESYS线性/非线性电路、滤波器设计等Eagicware5MMICAD线性/非线性电路设计OPTOTEK6Momentum2.5D平面电路电磁场仿真Agilent2.微波传输线基本原理及MWCR软件的使用1）微波基础计算器是以微波计算为基础的进行专业计算的工具。实现了微波技术基础理论 中长线理论、Smith圆图、网络理论等部分的计算。此计算器共包括：l 长线上任意点输入阻抗、反射系数、行波系数、驻波比的计算；l Smith圆图的自动和手工绘制；l 任意长线和负载的单枝节匹配，甚至双枝节、三枝节；l 双口网络S、Z、Y、A参数的相互转换；2）微波传输线（长线）理论传输线理论三套参量：输入阻抗in，反射系数，驻波系数3）阻抗圆图4）阻抗匹配负载阻抗匹配是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形, 此时传输线上只有从信源到负载的入射波, 而无反射波。阻抗匹配的方法从实现手段上划分为串联/4阻抗变换器法、 支节调配器法。(以并联支节为例) 四、实验内容1.上网下载微波基础计算器mwcr软件并自行安装；2.计算传输线的输入阻抗、反射系数等参量，并和理论计算值比较；已知：设一特性阻抗为50欧的均匀传输线终端接负载 ，求负载反射系数；在离负载 、 、 处得输入阻抗和反射系数分别为多少？（此传输线系统工作频率在300MHz ）解：1)特性阻抗为50欧的均匀传输线终端接负载R1=100欧时，负载反射系数 为0.333；2)在离负载 处得输入阻抗26.928589欧，反射系数为-0.270+j-0.196;3)在离负载 处得输入阻抗25欧，反射系数为0.333;4)在离负载 处得输入阻抗100欧，反射系数为0.333;3.用有限差分法计算：如图所示长方形截面的导体槽，槽可以视为无限长，其上有一块与槽相互绝缘的导体盖板，截面尺寸为ab，槽体的电位为零，盖板的电位为U0=10V， 求槽内的电位函数。解：1）依题意编写程序设计流程图如图1所示： 2）依据题意，假设a=16,b=10, v0为导体槽盖电位10V， 曲面图和电位等值线图如图2所示，数值详细见图表： 图1流程图 h = 1 ; % 步长 v0 = 10; % 导体槽盖电位10V hx = 15 * h + 1 ; % 网格横向节点数 hy = 9 *h + 1 ; % 网格纵向节点数 %设置零级近似值v1 = zeros (hy , hx) ;v1 (hy , :) = ones (1 ,hx) * v0 ; % 对沿盖板各节点赋初值100 v1 (2 :hy - 1 ,2 :hx - 1 ) = ones (hy - 2 ,hx - 2 ) * v0 / 2 ; % 对内节点赋一任意初值 v2 = zeros (hy , hx) ; % 初值化结果变量 %以v1 开始迭代计算v2 for i = 1 :hy for j = 1 :hx if i =hy v2 (i , j) = v0 ;% 盖板电位100 elseif i = 1| j = 1| j =hx v2 (i , j) = 0 ;% 周边电位0 else v2 (i , j) = (v1 (i , j - 1 ) + v1 (i , j + 1 ) + v1 (i - 1 ,j) + v1 (i + 1 ,j) ) / 4 ; end % 拉普拉斯方程 end end %用v2 代替v1 ,以v1 循环迭代计算v2 for k=1:500% 循环次数 v1 = v2 ; for i = 1 :hy for j = 1 :hx if i = hy v2 (i , j) = v0 ; %盖板的电位10v elseif i = 1| j = 1| j = hx v2 (i , j) = 0 ; % 周边电位0 else v2 (i , j) = (v1 (i , j - 1 ) + v1 (i , j + 1 ) + v1 (i - 1 ,j) + v1 (i + 1 ,j) ) / 4 ; end % 拉普拉斯方程 end end end % 结果成图subplot (1 ,2 ,1)% 分割图形窗口为1 2 个子坐标系,且第1个为当前坐标系 mesh ( v2) % 绘三维曲面图 h1 = mesh ( v2) ; set( h1 ,LineWidth ,1 ,EdgeColor , b ) text(-6 ,10 ,120 ,v ,FontSize ,10) text(-4 ,12 ,0 ,h ,FontSize ,10) ; text (18 ,0 ,0 ,b ,FontSize ,10) ; hold on %保持图像 axis ( 0 ,17 ,0 ,10 ,0 ,10) ; %设置各个坐标的最大值、最小值 subplot (1 ,2 ,2) contour ( v2 ,k- ) % 绘等值线图 text ( - 2 ,10 ,h ,FontSize ,10) ; tex