实验一匹配电路设计实验

1、匹配电路设计实验（包含3个实验内容）一一 实验目的实验目的 学习RF匹配电路设计原理、Smith Chart Utility Tool及LineCal工具，分别使用分立电容电感元件、微带单枝干短截线和微带双枝干短截线设计匹配电路，了解不同匹配电路的应用场合，理解匹配原理及熟悉设计流程。二二 实验内容及参数要求实验内容及参数要求1 使用分立电容电感元件设计匹配电路设计L型阻抗匹配网络，ZS=50-2位班级数字-j*（2位学号), ZL=100-2位班级数字-j*(10+2位学号)例如：15班15号同学，ZS=35-j*15，ZL=85-j*25工作频率为30+ 2位班级数字+ 2位学号，单位为M

2、hz。上例中频率为30+15+15=60Mhz二二 实验内容及参数要求实验内容及参数要求2 微带单枝短截线匹配电路设计与仿真微带单枝短截线匹配电路设计与仿真设计微带单枝短截线匹配电路并进行仿真，ZS=55-2位班级数字+j*（2位学号), Zin=55-2位班级数字-j*（2位学号)，与ZS共轭匹配；ZL=30+2位班级数字-j*(30+2位学号)例如：15班15号同学，ZS=40+j*15， Zin=40-j*15，ZL=45-j*45工作频率为1500+ 2位班级数字+ 2位学号，单位为Mhz。上例中频率为1500+15+15=1530Mhz二二 实验内容及参数要求实验内容及参数要求3 微

3、带双枝短截线匹配电路设计与仿真微带双枝短截线匹配电路设计与仿真设计微带双枝短截线匹配电路并进行仿真，频率设置同单枝短截线。单枝短截线。ZS=50欧姆, 特性阻抗为50欧姆，Zin=50欧姆，与ZS共轭匹配；ZL=30+2位班级数字-j*(30+2位学号)例如：15班15号同学，ZS=50， Zin=50，ZL=45-j*45工作频率为1500+ 2位班级数字+ 2位学号，单位为Mhz。上例中频率为1500+15+15=1530Mhz三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求1使用分立电容电感元件设计匹配电路（1）建立原理图，Term控件在Simulation-S_Param元器件面板中（2）按

4、实验内容中的参数修改输入输出阻抗（3）在元器件面板列表中选择Smith Chart Matching 单击其图标，在原理图中加入DA_ SmithChartMatching 控件，要注意控件方向要注意控件方向。（4）在原来图中加入S-PARAMETERS控件，设置频率范围，若频率为60Mhz，可以设为1100Mhz，步长为1Mhz。（5）双击DA_ SmithChartMatching 控件，设置以下参数：Fp=计算出的结果,SourceType=Complex Impedance,SourceEnable=True,Zg=算得的数,SourceImType=Source Impedance,

5、LoadType=Complex Impedance,Load=Enable=True,ZL=算得的数,其他参数默认。（6）菜单命令中点Tools中的Smith Chart，弹出SmartComponernt Sync对话框，选Update SmartComponent from simth Chart Unility选项，单击OK，弹出Smich Chart Utility窗口，设置其Freq为自己需要的频率值，Z0=50Ohms不动。三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求1使用分立电容电感元件设计匹配电路（7）菜单命令中点Tools中的Smith Chart，弹出SmartCompon

6、ernt Sync对话框，选Update SmartComponent from simth Chart Unility选项，单击OK，弹出Smich Chart Utility窗口，设置其Freq为自己需要的频率值，Z0=50Ohms不动。（8）单击Define Source/Load Network Terminations 按钮，弹出Network Terminiations对话框，可以修改阻抗。（9）把Enable Source Termination和Enable Load Termination的选项勾上，点Apply 可以自动设置所需阻抗。（10）在Smich Chart Uti

7、lity窗口的Network Schematic中加入并联电容，再加入串联电感，注意调整动点位置，使得阻抗达到匹配。（11）在Smich Chart Utility窗口，单击Build ADS Circuit按钮，生成响应电路。单击图标可以查看匹配电路。（12）按F7可以进行仿真，要求得到S11,S22,S12,S21四个图，并在自己的对应频率及频率点加减10Mhz位置打上Mark，S11对应频率位置应该小于-50dB，若不满足，若不满足，重新调整电路。重新调整电路。三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求1 使用分立电容电感元件设计匹配电路使用分立电容电感元件设计匹配电路（13） Simt

8、h Chart Unility 中有个按钮(auto 2Element Match),单击后，通过选择网络后单击Build ADS Circuit按钮自动生成匹配电路。其查看电路及仿真同（10）和（11），同学可以进行结果对比。（14）注意，电容电感匹配电路的形式可以有多种，同学可以进行设计仿真，并进行结果对比。（15）本实验基本要求为按照要求的频率和阻抗设计出匹配电路，S11在中心频率处满足小于-50dB，S21在中心频率处大于-0.001dB，即在0到-0.001dB之间。各种对比为扩展要求。使用分立电容电感元件设计匹配电路仿真结果示例使用分立电容电感元件设计匹配电路仿真结果示例三三 实验

9、过程及结果要求实验过程及结果要求2 微带单枝短截线匹配电路设计与仿真微带单枝短截线匹配电路设计与仿真（1） 使用ADS2008新建一个工程，出现原理图窗口，进行原理图命名保存。（2）面板列表选Passive Circuit DG Matching，原理图中加入MSUB和SSMatch，菜单Insert中选Template，出现对话框后选S_Params，点OK按钮，在原理图中插入S参数仿真模块，连接原理图。（3）双击DA_SSMatch MLin Smatching元件，设置中心频率F，输入阻抗Zin，负载阻抗Zload。注意每位同学要按二中的要求进行参数设置。（4）设置Term1阻抗为源阻抗

10、，Term2阻抗为负载阻抗。S参数扫描范围设置为12GHz，步长为0.001GHz（5）菜单命令DesignGuide中Passive Circuit，弹出Passive Circuit对话框，双击Microstrip Control Window 项打开Passive Circuit DesignGuide对话框。在Smartcomponent下拉列表中选择DA_SSMatch1，再单击Design按钮，等进度为100%后，关闭Passive Circuit DesignGuide对话框返回原理图设计窗口。（6）可以查看生成的子电路，若不能查看，检查前面过程是否正确三三 实验过程及结果要求实

11、验过程及结果要求2微带单枝短截线匹配电路设计与仿真微带单枝短截线匹配电路设计与仿真（7）对原理图进行仿真，会出现S11-S22四个图，分别打上MARK，查看所设频率点的指标。要求S11和S22在所设频率处值很小，阻抗趋近Z0，S12和S21在所设频率处值趋近于零，注意，注意，MARK框里的频率值可以修改的框里的频率值可以修改的。（8）本实验基本要求为按照要求的频率和阻抗设计出匹配电路，得出仿真结果，要求S21满足大于-0.05dB。还可以通过在Smith圆图工具里面添加微带线的方法进行匹配，得出的微带线为理想微带线，需要换算成物理微带线长度，此种方法学生可以选做。微带单枝短截线匹配电路微带单枝

12、短截线匹配电路仿真结果示例仿真结果示例三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求3微带双枝短截线匹配电路设计与仿真微带双枝短截线匹配电路设计与仿真（一）建立工程，保存工程，设计原理图。（1）InsertTemplate，打开Insert Template对话框，选 S-Params，单击OK，在面板列表中选Smith Chart Matching，在其面板中单击Smith原图控件，原理图器件连线。（2）Term1为源阻抗，Term2为负载阻抗，修改其阻抗参数。将S参数扫描范围设置为02GHz，步长为0.001GHz。（3）在原理图设计窗口，菜单ToolsSmith Chart ，弹出Smart

13、Component Sync 对话框，选择Update SmartComponent from simth Chart Utility选项后，单击OK，弹出Smith Chart Utility对话框。（4）在右下角的Network Schematic窗口中，选中Zs*，将Value设置为50欧姆，再选择负载ZL，将Value设置为所需的值。在左上方的Freq文本框中将中心频率设置为所需的频率。三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求3微带双枝短截线匹配电路设计与仿真微带双枝短截线匹配电路设计与仿真（一）建立工程，保存工程，设计原理图。（5） 在Simth Chart Utility窗口左上

14、的Palette中选传输线 ，设置其Value 为135Deg，即3/8，再选短路线 ，依从进行选取添加，注意传输线的Value为45Deg，135Deg，225Deg，不能取其他值。短路线值可以调整，可以在文本框内修改，也可以在原图里面移动调整。（6）完成匹配后，单击Buildin ADS Circuit（原图下方）。返回原理图，可以点 进行子图查看，也可以进行仿真。（二）用微带线置换传输线（1）在匹配网络子图电路中，面板列表中选择Tlines-Microstrip，把右边器件调入子图中。三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求3微带双枝短截线匹配电路设计与仿真微带双枝短截线匹配电路设计与

15、仿真（二）用微带线置换传输线（2）形成的子图如右图。（3）双击器件MSub，对其进行参数设置，如下图所示三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求3微带双枝短截线匹配电路设计与仿真微带双枝短截线匹配电路设计与仿真（二）用微带线置换传输线（4）在原理图窗口中，菜单ToolsLineCaclStart LineCacl,打开LIneCacl界面。（5）进行参数设置，项目同Msub，同时要设置频率，如右图（6）按Smith原图中的Value值对Electical中的E_Eff进行设置，每设置好一个，点击Synthesize按钮，得到微带线的物理宽度和长度。三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求3微带双枝短截线匹配电路设计与仿真微带双枝短截线匹配电路设计与仿真（二）用微带线置换传输线（7）把得到的每个微带线宽度和长度，在电路子图中的微带线元件中进行参数修改。三三 实验过程及结果要求实验过程及结果要求3微带双枝短截线匹配电路设计与仿真微带双枝短截线匹配电路设计与仿真（二）用微带线置换传输线（8）（7）中进行参数设置时，注意不要漏项，另外注意单位要一致，若不同，则把单