微波技术实验报告汇总

1、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：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

2、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XXXXXXXXXXXXX实验内容不同负载阻抗所对

3、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505Ghz0.002 0.003匹配点105Ghz0.667 179.919低阻区1005Ghz0.334 0.081高阻区50+j1005Ghz0.707 44.973感性区50-j1005Ghz0.708 -44.973容性区05Ghz1.002 179.793短路点j1005Ghz1.001 53.168电感区-j1005Ghz1.001 53.431电容区j100005Ghz1.000 0.597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。

4、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。 =1 的点为开路点 =-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 >0， Zin>Z0 ，为电压波腹。 <0, Zin<Z0 。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

5、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；3. 改变传输线的长度，从 0到/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5mm05Ghz0.437 3.46

6、1对于无耗传10mm05Ghz0.446-56.971输线，反射系15mm05Ghz0.448数的模保持-116.924不变，沿着等20mm05Ghz0.445反射系数圆。-176.868由负载源25mm05Ghz0.448相位滞后 - 顺123.212时针；30mm05Ghz0.449由源负63.051载 相位超前 -5mm55Ghz0.442 3.426逆时针10mm55Ghz0.434变化周期-56.436/215mm55Ghz0.431对于有耗传-116.281输线，除了相20mm55Ghz0.426位的变化以176.752外，反射系数25mm55Ghz0.421的模沿着源123.38

7、1负载逐渐30mm55Ghz0.413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+j105Ghz0.0

8、97 89.713负载变化在圆50+j505Ghz0.448 63.573图上的轨迹50+j805Ghz0.624 51.451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+j1005Ghz0.707 44.97250+j2005Ghz0.896 26.49650+j5005Ghz0.982 11.22250+j10005Ghz0.994 5.99610+j505Ghz0.82 88.99150+j505Ghz0.448 63.573100+j505Ghz0.44

9、6 25.681200+j505Ghz0.620 6.987500+j505Ghz0.818 1.20920+j505Ghz0.678 85.35680+j505Ghz0.420 38.206实验二 阻抗匹配的计算机仿真设计2.1 1/4 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。实验内容/4 阻抗变换器的设计负载阻抗中心频率L1Z0

10、1L2Z02带宽SWR1.2SWR1.5SWR2.060+j1005Ghz3.550o15m124.100Mh800Mh1.4Ghmmhmm346ozzzhm注： L1 为接入第一段传输线的长度， Z01为该传输线特性阻抗， L2 为/4 阻抗变换器长度， Z02为 /4 传输线特性阻抗。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L1Z01L2Z02带宽SWR1.2SWR1.5SWR2.060+j10050Ghz14.504.750mm200Mh400Mh750Mh6mmohmmzzzm注： L1 为接入第一段传输线的长度， Z01为该传输线特性阻抗，

11、 L2 为枝节（短截线）长度， Z02 为枝节（短截线）特性阻抗。Smith ToolZI-I9S'UDUl00I:XS9:d哪0：dsee£9百V6fr9 EoggE6zvs99GE6LEEOSS16sreSTS0666 l0t968弱L£££88"LOE9"7s"ZG I宛百985fr IogS8£"fr8LSIOkS£8LL LgogZ8£01006L60 IS6fr080S106>6ZS h£8卞8Z5fr IOBfrZZL9Lsz>9ZLLlOZ

12、'frG£961ggprzZLS09*£Z6ECgg*ZLfrSCos#IZ362mt0£（k_dxa=p（3）iHMSAZHoTodd2.3 L 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SWR1.2SWR1.5SWR2.060+j1005Ghz并串300Mh900Mh1.4Gh496.47f3.05nHzzzF11/02/14Ansoft Corporation - Harmonica ?v8.711:21:59d:program filesSerenade Docexp_1 exp_1 .

13、cktSmith Tool蚩uDisplayMatchingNominal value:1=496.47fFlNorrnalized Impedance: |0.0-i1.28Normolizcd Admittoncc:New matchI Start point |Delete lastCircuitClick on a button or enlet value to add elementZRef: 50.00 i 0.00Circiit:Close5.0000GHz匹配电路图如下所示：实验内容L 匹配（ 2）负载阻抗中心频率串/并L/C串/并L/C带宽SWR1.2SWR1.5SWR2.

14、060+j1005Ghz并串1.0Gh2.20G4.0Gh30.99nH348.86fFzhzzSmith Toolhh|刪M11uJuJJDisplayMatching1=348.86JF|Normalized Impedance:10.0-i1.82Normalized AdmittarKe: 10.0*|0.55New match IDelete lastCircuitClick on a button or enter value (o add elementGMAX:K:Freq: |5.0000GHzClearCk>$e4iern：505Ghz总结：使用 1/4 波长变换器进行阻抗匹配，对于匹配实数负载阻抗到传 输线， 是简单而有用的电路。 通过在负载和变换器之间加一段合 适长度的传输线， 或者一个合适的串联或并联电抗性短截线， 复 数负载阻抗也能够转换成实数阻