【《微带双枝短截线匹配电路的设计和仿真分析案例》2100字】

微带双枝短截线匹配电路的设计和仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u32030微带双枝短截线匹配电路的设计和仿真分析案例 1245991.1双枝短截线匹配电路的设计 1203851.2微带双枝短截线匹配电路的仿真过程及结果分析 213021.2.1设计及匹配过程 2123361.2.2.参数的仿真与结果分析 513821.3对比分析 7微带单枝短截线匹配电路简单、实用，已经可以广泛的用于匹配电路的设计之中。但是这种匹配电路有很大的缺点，它的灵活性很差在进行匹配时必须要在端口和负载中加上一段传输线。在常规的情况下这个问题是可以不计的，但是很多时候工作环境会发生变化。会导致整个系统的阻抗也发生变化，这样我们已经投入使用的匹配电路将会失去作用。所以为了更好的克服这些问题，我们必须设计出更加完美的电路。图1.1常规拓扑结构图上图中的结构图，输入阻抗和负载之间接入了三段传输线，在第一个传输线和第二个传输线后并接入一段接地的短截线，最后的负载需要接地。1.1双枝短截线匹配电路的设计设计目标：弥补微带单支短截线的缺点。使ZL=50+j∗50Ohm与ZIN电路原理图的设计：（1）新建原理图，在原理图中插入S参数仿真模块；（2）Term1为源阻抗，ZS=500hm；Term2为负载，修改Term2阻抗为（3）将S参数的扫频范围设置为：Start=0GHz、Stop=2GHz、Step=0.001GHz。完成后的原理图如下图1.2所示：图1.2微带双枝短截线匹配的电路原理图1.2微带双枝短截线匹配电路的仿真过程及结果分析1.2.1设计及匹配过程在“Palette”中选择传输线和短路线，插入“NetworkSchematic”窗口中的拓扑结构中并设置它们的长度和电长度。最终的匹配网络结构如下图所示：图1.3匹配器件和匹配网络拓扑图上图中所有的传输线都是同一规格。它们的电长度是提前算出来，然后在通过与其他的传输线连接后再设置它们的参数。匹配网络拓扑图中所有的传输线和短路线的特性阻抗为50Ohm,传输线和短路线的电长度标于图中。这次的匹配过程我们选用的控件和3.2节的一样。但是具体的匹配过程是采用了依次添加元件。然后先通过计算他们的电长度，然后再把值输入到控件里面。图1.4就描述了匹配电路如何实现功能的。其实这个过程就是通过我们接去入其他的元件组成的电路，来一步一步改变我们需要变化的那个负载的阻值。最后是负载的阻值变成我们需要的值。在Simth圆图中匹配的过程如下图所示图1.4双枝短截线匹配电路的匹配过程前面我们完成了匹配的设计部分，下图是我们在软件中设计的电路的一个子图。通过原理图并且进行参数设置后，生成的图如下所示：图1.5匹配网络子电路图以上的过程就完成了普通传输线双枝匹配电路的设计。为了设计微带双枝短截线匹配电路的还需要将普通传输线换成微带线。微带线的参数如下表所示表1.1微带线参数值微带线W（mm）L（mm）TL60.23247645.2339TL70.23247645.2339TL80.2324766.17527TL90.2324768.90271TL100.23247615.078我们把传输线都进行了替换，然后完成参数设置的微带双枝短截线匹配网络子电路图1.6匹配网络子电路图MLIN为一般的微带线。在该电路中所有的MLIN的特性阻抗为50Ohm电长度为45deg。MLSC为微带短路枝节线。MTEE为微带T形节，MSub为微带基片。至此，就完成了该微带匹配电路设计的所有工作。1.2.2.参数的仿真与结果分析由下面的仿真结果中我们可以看出在FP=1.0GHz时，S11=S22=0.019小于0.1。，S11和S22它们表示能量传输的多少，即在这个过程中有多少能量没有被传输。为了传输功率最大和减少线路反射这个值一般比较小，S图1.7微带双枝短截线匹配电路的仿真结果在上面仿真结果图中，在中心频率FP=1.0GHz时S21=S12=-0.002dB大于-3dB。所以这个值越大则代表传输效率好。它的理想值是1，即0dB。通常情况下S21、S12的值应该比0.7大，即应该大于-3dB。图1.8S参数对比分析图在中心频率FP=1.0GHz时，S11和S22均为-31.253dB，小于-20dB。S12和S21均为-0.002dB，大于-3dB。仿真结果的S参数值整体良好，可以说明该匹配电路匹配完成情况良好。1.3对比分析上文我们已经完成了匹配电路的设计和仿真。现在对这三种匹配电路进行对比分析：阻抗匹配作为射频电路设计中的重要部分，而回波损耗和传输系数是评价和衡量所设计的电路优劣的重要指标。我们经过对设计的不同匹配电路的回波损耗和传输系数进行比较，我们可以更加直观的看出这些匹配电路的优缺点。表1.2各匹配电路的参数对比LC分立器件匹配电路微带单枝短截线匹配电路微带双枝短截线匹配电路中心频率50MHz1.5GHz1.0GHzS11-95.824dB-43.731dB-31.253dBS12S21S22-0.005dB-0.005dB-95.824dB-0.028dB-0.028dB-43.731dB-0.002dB-0.002dB-31.253dB由上表可知各匹配电路的回波损耗<-20dB，传输系数都>-3dB而且近似等于零，匹配完成良好。在较低的频段LC分立器件的S参数值要比采用分布参数元件的匹配电路要好。但在较高的频段，由于分立元件它自己的寄生参数对系统的影响比较大。在高频段其他两个匹配电路的S参数值更加理想。经对比分析我们可以得出：LC分立器件匹配电路，电路结构简洁、功率损耗小、经济成本低，电路S参数值理想。但是在频率较高的场合它自身的寄生参数会对整体网络的性能产生很大的影响。微带单枝短截线匹配电路。有多种拓扑结构可根据所需情况具体选择，它可以促成任何输入阻抗ZS和另一个负载阻抗ZL的匹配。由于其方便、实用的亮点，它早就在射频放大器电路中已经得到普遍的使用。但是这种匹配电路有一个很大的约束，就是需要在短截传输线