1、微波技術與計算機仿真實驗報告實驗一 史密斯圓圖與傳輸線理論的關系1.1不同負載阻抗所對應的傳輸線工作狀態及其在史密斯圓圖上對應的區域；實驗步驟：1.連接負載、傳輸線和微波端口,傳輸線長度電路連接如圖所示：2.進一步將負載阻抗設置為50歐姆，傳輸線阻抗設置為50歐姆，傳輸線長度為0，衰減為0，微波端口阻抗也設置為50歐姆。3.分析計算后，在阻抗圓圖上觀察反射系數的位置，將結果填入實驗記錄；4. 將負載阻抗實部設置為小于50歐姆，虛部為零，其余設置不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數的位置，將結果填入實驗記錄；5.將負載阻抗實部設置為大于50歐姆，虛部為零，其余設置不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察

2、反射系數的位置，將結果填入實驗記錄；6.負載阻抗的實部不變，將負載阻抗的虛部設置為大于0，其余條件不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數的位置，將結果填入實驗記錄；7.負載阻抗的實部不變，將負載阻抗的虛部設置為小于0，其余條件不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數的位置，將結果填入實驗記錄；8.將負載阻抗的實部設置為0，虛部為分別設置為0、大于0，小于0和10000，其余條件不變，分析后，在阻抗圓圖上觀察反射系數的位置，將結果填入實驗記錄；姓名黑XX班級XXXXXX班學號XXXXXXXXXXXXX實驗內容不同負載阻抗所對應的傳輸線工作狀態及其Smith圓圖對應的區域負載阻抗工作頻率反射系數（幅

3、度，相位）圓圖區域505Ghz0.002 0.003匹配點105Ghz0.667 179.919低阻區1005Ghz0.334 0.081高阻區50+j1005Ghz0.707 44.973感性區50-j100 5Ghz0.708 -44.973容性區05Ghz1.002 179.793短路點j1005Ghz 1.001 53.168電感區-j1005Ghz 1.001 53.431電容區j100005Ghz1.000 0.597開路點結論原點代表傳輸線處于行波狀態，此時，輸入阻抗等于傳輸線的特征阻抗，反射系數為0。反射系數的模等于1，對應于Smith圓圖上半徑等于1的圓。歸一輸入阻抗為純電抗

4、。第1、2象限為感抗，第3、4象限為容抗。=1的點為開路點=-1的點為短路點輸入阻抗既不是純電抗，也不等于傳輸線的特征阻抗的區域是行駐波區域。第1、2象限，輸入阻抗的虛部大于0，為感性區。第3、4象限，輸入阻抗的虛部小于0，為容性區。實軸上，電抗為0，阻抗為純電阻。且>0，Zin>Z0，為電壓波腹。<0, Zin<Z0。為電壓波節。1.2 反射系數沿傳輸線變化在阻抗圓圖上的軌跡的觀察研究1.如圖1示連接負載、傳輸線和微波端口，將頻率設置為固定頻率。2.將負載阻抗設置為復數，其余參數不變；3.改變傳輸線的長度，從0到/2變化（分別選6個以上長度以上進行計算仿真），觀察反射

5、系數隨傳輸線長度改變在阻抗圓圖上位置的變化，填入實驗報告4.將傳輸線的衰減值設置為有限值（如5），其余參數不變，重復步驟3，觀察反射系數隨傳輸線長度改變在圓圖上的變化，將結果填入實驗報告。5.對步驟2.3和2.4的結果進行分析和比較，總結反射系數幅度和相位隨參考面變化的規律并寫入實驗報告實驗內容反射系數沿傳輸線變化在阻抗圓圖上軌跡的研究傳輸線長度傳輸線衰減工作頻率反射系數軌跡變化5mm05Ghz0.437 3.461對于無耗傳輸線，反射系數的模保持不變，沿著等反射系數圓。由負載源 相位滯后-順時針； 由源負載 相位超前-逆時針 變化周期 /2對于有耗傳輸線，除了相位的變化以外，反射系數的模沿著

6、源負載逐漸減小，相位仍然呈現周期性的滯后與超前。10mm05Ghz0.446-56.97115mm05Ghz0.448 -116.92420mm05Ghz0.445 -176.86825mm05Ghz0.448 123.21230mm05Ghz0.44963.0515mm55Ghz0.442 3.42610mm55Ghz0.434-56.43615mm55Ghz0.431-116.28120mm55Ghz0.426 176.75225mm55Ghz0.421 123.38130mm55Ghz0.41363.196（3）負載阻抗改變與反射系數在阻抗圓圖上的變化軌跡的關系1 如步驟1.2圖1所示連

7、接負載、傳輸線和微波端口，將頻率設為固定值，傳輸線的長度設置為0，負載阻抗設置為復數，其余參數不變；2 改變負載阻抗的實部（從小到大變化），虛部不變，觀察阻抗圓圖上反射系數的變化軌跡，記錄結果；3改變負載阻抗的虛部（從小到大變化），實部不變，觀察阻抗圓圖上反射系數的變化軌跡，記錄結果；實驗內容負載阻抗改變與反射系數在阻抗圓圖上的變化軌跡的關系（1）負載阻抗工作頻率反射系數軌跡變化50+j105Ghz0.097 89.713負載變化在圓圖上的軌跡電阻不變，電抗變化： 沿等電阻圓變化。電導不變，電納變化： 沿等電導圓變化。電抗不變，電阻變化： 沿等電抗圓變化。電納不變，電導變化： 沿等電納圓變化。

8、50+j505Ghz0.448 63.57350+j805Ghz0.624 51.45150+j1005Ghz0.707 44.97250+j2005Ghz0.896 26.49650+j5005Ghz0.982 11.22250+j10005Ghz0.994 5.99610+j505Ghz0.82 88.99150+j505Ghz0.448 63.573100+j505Ghz0.446 25.681200+j505Ghz0.620 6.987500+j505Ghz0.818 1.20920+j505Ghz0.678 85.35680+j505Ghz0.420 38.206實驗二 阻抗匹配的計

9、算機仿真設計 2.1 1/4波長阻抗變換器的設計（1）對復數阻抗負載在50歐姆傳輸線系統中，用1/4波長阻抗變換器進行匹配。得出1/4波長阻抗變換器的特性阻抗和1/4波長阻抗變換器插入的位置。（2）將頻率設置成掃頻模式，如圖2所示，分析計算后，觀察駐波比分別小于1.2、1.5、2.0的帶寬，并填入實驗報告。實驗內容/4阻抗變換器的設計負載阻抗中心頻率L1Z01L2Z02帶寬SWR£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j1005Ghz3.5mm50ohm15mm124.346ohm100Mhz800Mhz1.4Ghz注：L1為接入第一段傳輸線的長度，Z01為該傳

10、輸線特性阻抗，L2為/4阻抗變換器長度，Z02為/4傳輸線特性阻抗。2.2 單枝節（短截線）匹配的設計實驗內容單枝節（短截線）匹配的設計負載阻抗中心頻率L1Z01L2Z02帶寬SWR£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j10050Ghz14.6mm50ohm4.7mm50mm200Mhz400Mhz750Mhz注：L1為接入第一段傳輸線的長度，Z01為該傳輸線特性阻抗，L2為枝節（短截線）長度，Z02為枝節（短截線）特性阻抗。匹配電路如圖所示：2.3 L匹配(用集總元件匹配）原理圖如下：實驗內容L匹配（1）負載阻抗中心頻率串/并L/C串/并 L/C帶寬SWR

11、£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j1005Ghz并496.47fF串3.05nH300Mhz900Mhz1.4Ghz匹配電路圖如下所示：實驗內容L匹配（2）負載阻抗中心頻率串/并L/C串/并 L/C帶寬SWR£1.2SWR£1.5SWR£2.060+j1005Ghz并30.99nH串348.86fF1.0Ghz2.20Ghz4.0Ghz總結：使用1/4波長變換器進行阻抗匹配，對于匹配實數負載阻抗到傳輸線，是簡單而有用的電路。通過在負載和變換器之間加一段合適長度的傳輸線，或者一個合適的串聯或并聯電抗性短截線，復數負載阻抗也能夠轉換成實數阻抗，從而可以使用1/4波長變換器進行匹配。但是它將變更等效負載的頻率