实验一匹配电路地设计与仿真

1、实验一匹配电路的设计与仿真一、实验目的1、掌握阻抗匹配、共轭匹配的原理2、掌握集总元件L型阻抗抗匹配网络的匹配机理3、掌握并（串）联单支节调配器、入/4阻抗变换器匹配机理4、了解ADS软件的主要功能特点5、掌握Smith原图的构成及在阻抗6、了解微带线的基本结构、实验原理1 p基本阻抗 匹酉B理论SR(Rs Rl)kP。2 P(1 k)2 1Rl=、应用/1 11K匹配中的kRs,R URs信号源的输出功率取决于 Us、Rs和RL。在信号源给定的情况下，输出功率取 决于负载电阻与信号源内阻之比 k。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

2、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。2、共轭匹配：当，源输出功率最大，称作共轭匹配。在负载和信若3、阻抗匹配:信号源阻抗的共号源之间加一个阻抗变换网络，将负载阻抗变换为Marching 呃。弘阻抗变换器L |4一%一X />jJ5i调配过程:a）. yL于A点b）等p圆顺时针旋转与g=1的圆交于B点，旋转长度为d （接入点的位置）c）B点的虚部为jb，并联支节的电纳为-jb，则匹配d）-b于E点，则支线电长度为I （短路线）三、实验内容1、 设计L型阻抗匹配网络，使 Zs=(25 j*25) Ohm 信号源与ZL=(1OO j*25) Ohm的负载匹配，频率为

3、500MHz 。2、 设计微带单枝节短截线匹配网络，使ZS=(55 j*40) Ohm 信号源与ZL=(30+j*50) Ohm的负载匹配，频中心频率为 1.5GHz四、实验步骤I、L型匹配网络1、打开ADS2、新建一个工程，长度单位选毫米3、选“ No help needed ”，然后单击 “ finish ”4、在元件库列表中选择“Simulating-S Param ”，单击 SP和Term放入两个Term和一个SP控件5、双击Term1，Term2端口，弹出对话框改变参数6、双击S-Paraemters控件，弹出对话框改变参数7、选择元件库“ Smith Chart Matchi ng

4、 ”，单击 在原理图中添加DA_SmithChartMatching ”控件，单击工具栏放置并连接原件8、双击 DA_SmithChartMatching控件，设置相关参数_L窑yarzTyp 尸Ucwpl抽 Iftp tdtneeSourc *Embl »=Tr u«ESO Oha Lg-1 nMC«F1 pF 二心 C25- i*2S) Ohr.Sflurc#Fil«="ZScuirc*. ilp* SourctFl<Spir»=*S (I, 1)* Sfl'jrceLipType=Sourc* Inptd*xic&

5、#171; Lo 贏JTyo*二亡住La *4Ei ablxEUiEL=SO OhnLLl nH CLsl pFZL=nm-iT25) Dh LobdFil«=AZL«<d sip* L»UFil«Sptri*£(h lVLo «UnpTye-L»td Itpedince ZD=50 Oh>*9、执行菜单命令【Tools 】【Smith Chart 】，弹出 “SmartComponent Syne对话框，选择“ Update SmartComponent from Smith Chart Utility”，单击

6、OK10、改变 Freq，单击“ DefineSource/load Network terminations”按钮0 Entblt Sourct Ttikinktin人阻gL刁读世只耙Sevrce* Iapedance/Load ImpedanceCoapl ax I*p«d4nfe/ vCorhpltxInpedwcevZ =vz =(1OO-j*2S) Oh*vL =1nXvL 二1 ftM 司C =|l1 pFI11_Jc =T111b間丄Filt = ZSvrc*. S(l, 1)Browi* vFilt =ZUU znp js(lF 1)rprtl Output I*pe

7、d«ACt选择时网络输出阻抗与该值共鏡r*t as InputInfo选择时网络输入阻抗与该偵和等0-Entblt Lotd TtrAintlionS«l«ctinc "Erb】*" f*r ti thtr "& «r Sowc* itrmintlion *ill ust tK* i*p«dwct ti in ihi s di >14 aftd lock th* *«nual tntry touret/lvtd an (ht 5*i th Chkrt. Tht i or l«t4e

8、n Eh* *jpd&w will 1J14 b* xtt. Th*includt bratdbutd tfftcti dut to th* ftmiTkatint nttvorlcOKI©plyC*nctl11、采用分立元件LC匹配过程如下图改变L、C位置，观察L、C值变化时输入阻抗变化轨迹12、单击“ Build ADS Circuit ”按钮，即可生成相应的电路13、选中DA_SmithChartMatch 控件，单击菜单栏向下的箭头，以查看匹配电路14、单击向上的箭头，返回到原理图15、单击图标，进行仿真16、单击，在结果窗口单击，选中要查看的图形，仿真结果输出hfu

9、Mhl.-R¥c-h Thhtq-ffrik Lt>3>iuv-0 Ld-Kr亡+La AJ! Lc-hd. lAf-v-dMc#.LODOJIC.1D1J9I耳Gig 十LOtrl-kiM 环廿上lir ihaaT F陀 -10.47M7 OHHPT:HE lax: j DvHd| QII、微带单支节短截线1、新建一个工程，长度单位选毫米2、 在元件库列表中选择“Passive Circuit DG-Matching”放置元件 MSUB （微带基片）和SSMATH （微带单支节短截线）3、 执行菜单命令【Insert】【Template】，选择S_ Params，在原理

10、图中加入S参数模块4、双击MSUB元件，设置参数5、 双击“ DA_SSMatch_MLIN_SMatching ”控件，设置参数， 输入阻抗与源阻抗Zs共轭6、设置TERM1、TERM2阻抗，S参数扫频方案，完成设计7、执行菜单命令【DesignGuade】f【Passive Circuit】，选择对话框中的Microstrip Control Window，选择 Design AssiantDesign，100% 出现后，Close该对话框8、选中SSMatch控件，单击菜单栏向下的箭头，以查看匹配电路9、单击向上的箭头，返回到原理图010、单击“齿轮”按钮，进行仿真，分析结果11、 匹配

11、电路的版图生成。在工具栏单击“ Deactive or Active ”控件 ， 然后单击2个“地”、2个“Term ”，“SP”控件，使它们失效，就不会出现在所 生成的版图中。12、 执行菜单命令【Layout】-【Generate/Update Layout】，弹出一个设置对话框，这里应用其默认设置，直接单击 0KZdeIucidap)jDAJSIatchlStlect Pirareler勺11）讥丁粘nbf*（第5,6步的图）£1=1.5 GKi2B(55*jH0) 0* 4ns*d=(30+jtso)%f . i -jfvi mmTO亠密曲命怎瞬TtjrrFerhil1 LM

12、um-J -2=(25*253 OhmiqjTtS TcnmJ扌 NUITF2z*i,30+|fei0)un<n五、实验结果ZL=(1: a-ii'25). Ohmsrar=J nc r &top=1l00 MH? 51ef=U C'MHiEjSrrtithChrtKTatdiljMtchC LMi_&mthUh5rl3tehl rp=5OC MIT .SourceTyi. e-Corr olen l- p ：di ,-i SourLEEnabl£=True2 尸 05+r 筈)MrrLd ad Pfli e-Cohi plex I mped A

13、 ncfe L.nadEnable=Trje-IflriTiTerm2Nun-2ZC'OO-jSJQhm工=lermiZ-(56-jT4D>OnmMSub*MSublH=M)Jl5 mmEMeMurlCOrtdFl.OE+50Hu«i Oe*tKkJmmT*D 017 mmTanD»GRouph-S eeULDA SSMatehlDA SmilhChartartthl DA_SSMatehl sutHi='MSiijrF-15 GHzOhmZloaeOhmermTennSNym«2Ze(30*f5tJOtimZstubF=50 OhmZJih

14、S=50 Ohm mm右闇 S PARAMETERSrSfil Di弟创disptempi曙日一合 in iUtSP1 aifirt=1.0GHi StaO=? 0 GHZ S1ep=C 01 GHz由仿真结果可知在500MHz时反射系数最小，电压传输系数最大，系统性能最L=22.2jlD0EnH' y' R=1ed'2 Qhnn' II、.微带单支节短截线.PI 'Jun=lS30-10-20-30-50ml,freq=500.0MHzJ dB(S(2T1)=-1.O49Eml000.20.4060 01 01.2freq. GHzp, cxtzkT

15、讷 THETeelSubMSubl"yVl-D 24 E mmyUL!-0 卫 B mmCZHO MLW TL?5ut-sl 'Mubr w/=0,246rm L=37.l 04 mmkur"2I W3-0 2JB mmrq，-二 nr工1 Sub-MSub1".W=D248mm.=L=6 «3mm-40i) MaLS Bd n ayrsLBd12 arsLBd12 uarsLBd-41.92.0freq, GHz由仿真结果可知在1.5GHz时反射系数较小，电压传输系数最大，系统性能较好。六、练习题1、设计L型阻抗匹配网络，使

16、Zs=(46 - j X124) Ohm 信号源与ZL=(20+j X100)Ohm的负载匹配，频率为2400MHz.解：原理图:Shopv3QGHr1 GHz-hA SnuHiChanMtchl imlitedl®FP=1lOhmla EiNnGhmW 談 1FTH GHzTOETferriaWe=2Sc<inceTp« mftlex Impc dance Scurc eLnable-True 只护60 Gftim=LflFl itH'''-Cg=1 pF-J ToadFrie-=L»d snpB oidFd«9ptini

17、-"S(1.iy皿 lEpl* ：LfmpcdiTKCh tn -Z0-(W*/ I24) Ohm .S0urccFilc=sZSQyHEtf tnp"Spy 代 eFilSpamih?门 J TScuixeJmpType-=Saurc.E Ikmp&da neeLMdhrp也iC&npi 劇i Hhpe4aii?.e LQddEfitoTfLieRL=EO OhmLL=1 nHCL-1 Cf'匹配电路:L-20 362245 nH R=ie-12 OhmPort 'P1I?n°'PertP2.Num*2丄c-p C1C=8

18、77 902914 fF2、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=50Ohm 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解：原理图：itomi i&nrii "Num=1OhmMSubOA_SSMa1ch1 9M»1-"MSUbr F-O.OGHZ Ziiw=126+f4S!9Zlaad-500 OhmiOmiZlft6 = 50Ohm w>in

19、Mix4N urn=2Z-5OB OhmMSUHa 11 aMSut>1H= t 5>rnrnEr=3 65MLr=1Cond=10E*20Hu-1 0ft*033 irimnT=001 mm TantM34 . Raugjh=Oi mmihsie'S_Faram s _otac_dB_ sm n h"S-WRAMETERSs param5F1S：art=D 5 GHjSlop I 2 0M2!tnp-0 01 CHj匹配电路:p聞 ，P1 _HETL2 SuEmr W4.102 mm L*7Q Tfil mmTeelSubvlBa>MSu3Ta W1

20、71;4 102 僚M W2=4.1Q2 rrm W3F4.1O2nimMLEF 'TL1W*4 102 mnL1S 020 mm仿真结果:0-10-20-30YD二济mp e)CD.m口 mcilDtnpfreq. GHz版图生成如下:七、思考题1、常用的微波/射频EDA仿真软件有哪些?答：微波/射频领域主要的EDA工具有Agile nt公司的ADS软件和An soft公司 的 HFSS、Desig ner 软件，Microwave Office, An soft Seren ade ,CST等微波/射频电路设计软件，还有 Smith圆图软件 Win smith等。2、用ADS软件进行匹配电路设计和仿真的主要步骤有哪些