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iii 苏州大学应用技术学院毕业设计 (论文)
目录 第一章 绪论 ....................................... 1
第 1.1 节 微波渐变阻抗变换器的研究背景 ................... 1 第 1.2 节 微波渐变阻抗变换器的研究思路 ................... 2 第 1.3 节 软件介绍 ....................................... 2 第 1.4 节 论文的结构 ..................................... 2
第 1.4 节 论文的结构
第一章为绪论，阐述了课题研究的背景，研究的思路，设计过程中所用软件的简单介 绍。 第二章对微波渐变阻抗变换器进行了理论分析，包括传输线理论，阻抗变换器，渐变 阻抗变换器的理论分析。 第三章介绍了微波渐变阻抗变换器的设计与调试，包括对微带线的设计与仿真，加入 阻抗变换器之后的整个系统的设计与仿真，根据模型图制作成实物并调试的过程。
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天线是一种特定的阻抗匹配器，实现射频 /微波信号在封闭传输线和空气媒质之间的 匹配传输。
第 1.2 节 微波渐变阻抗变换器的研究思路
在微波系统中，消除或降低反射波的问题一直是微波技术（当然也包括其他各频段的 传输系统）中的重要技术课题。微波系统造成反射的因素很多，如负载阻抗与传输线的波 阻抗不相等；同类型的不同型号的传输线连接；不同类型的传输线连接；传输线中接入各 种必要的元器件等。传输线上反射波的存在使传输线的工作状态变坏；负载得到的信号功 率减小；系统的工作容量降低；传输信号的波形也要受到影响。为了达到消除或减小反射 波的目的，在传输线的适当位置加入调配元件或网络，以它们产生的新的反射波去抵消传 输线上原有的反射波，从而实现匹配，微波渐变阻抗变换器则是采用了这一思想。
第 1.3 节 软件介绍（可适当详细一些）
微波的波长极短，它与使用的元件、设备的尺寸相当，不能用像在低频电路中研究的 方法来研究，必须用分布参数和场的观点来研究。HFSS 能够高效地设计各种高频结构， HFSS 是美国 Ansoft 公司开发的一款基于电磁场有限元法的全波三维电磁软件，可为天线 及其天线系统设计提供全面的解决方案，精确仿真计算出天线的各种性能，包括二位和三 维远场/近场辐射方向图、天线增益、轴比、半功率波瓣宽度、内部电磁场分布、天线阻抗、 电压驻波比、以及 S 参数等。
第 3.1 节 微带线的阻抗特性的设计与仿真 ................... 5 第 3.3 节 制作实物与调试 .................................12
结论与讨论 ....................................... 13 参考文献 ......................................... 14 致谢 ............................................. 15
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第二章 微波渐变阻抗变换器的分析
第 2.1 节 传输线(微带线)分析（公式的标号要加括号）
用来传输电磁能量和信息的线路称为传输线，由于微波频率很高，频率范围较宽，应 用要求各异，因此微波传输线的种类很多。传输ＴＥＭ波平行双线、同轴线、带状线、微 带线等；传输 TE 波和 TM 波：矩形波导、圆波导等；混合型传输线：介质波导、镜像线 等，本文主要对微带线进行了研究。 微带线的结构如图 2-1（a）所示，由厚度 t、宽度为 W 的导带下金属接地板组成，导 带和接地板之间是εr 的介质基片，本次设计中采用了εr=4.4。微带线目前是混合微波集 成电路和单片微波集成电路中使用最多的一种平面传输线，它可用光刻工艺制作，且容易 与其他无源微波电路和有源微波器件连接，实现微波电子系统的小型化、集成化。
第二章 微波渐变阻抗变换器的分析 ................... 3
第 2.1 节 传输线(微带线)分析 ............................. 3 第 2.2 节 阻抗变换器(渐变阻抗变换器)分析 ................. 4
第三章 微波渐变阻抗变换器的设计与调试 ............. 5
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第一章 绪论（有些东西可以放到后面，仔细想一下论文结构 1.2 节的研究思路其实是阻抗匹配的理论原理，可放到第二 章适当位置，软点写阻抗匹配的应用）
微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波 段，其频率范围从 300MHz（波长 1m）～3000GHz（波长 0.1mm） ，是分米波、厘米波、毫 米波、亚毫米波的统称。引导电磁波传播的机构统称为传输线，传输线有多种，如平行双 线、同轴线、微带线、金属波导管及光导纤维等。一个微波系统，除了微波传输线还应具 有各种功能的元件和器件来共同组成，微波元件泛指能够控制导行电磁波的模式、极化方 向、幅值、相位及频率等的无源装置，其各种控制作用是通过装置的边界（形状和尺寸） 、 填充媒质的变化—不均匀或不连续来实现的，即构成微波元件的基础是微波传输线（波导 和微带线等） ，因此也可以把微波元件称作不规则波导，以示与微波传输线的区别和联系。 微波元件种类很多，包括连接匹配元件、功率分配元器件、微波谐振器件、微波铁氧体器 件。连接匹配元件包括终端负载元件、微波连接元件以及阻抗匹配元件三大类。终端负载 元件是连接在传输系统终端实现终端短路、匹配或标准失配等功能的元件; 微波连接元件 用以将作用不同的两个微波系统按一定要求连接起来 ,主要包括波导接头、衰减器、相移 器及转换接头等 ; 阻抗匹配元器件是用于调整传输系统与终端之间阻抗匹配的器件 , 主 要包括螺钉调配器、多阶梯阻抗变换器及渐变型变换器等。 金属波导传输系统具有结构牢固、功率容量大、损耗小等优点，其缺点是体积大、笨 重、加工成本高、工作频带较窄、不可集成化等。随着通信、航空、航天事业的迅猛发展， 对微波设备提出了体积小、重量轻、性能稳、一致性好、成本低的要求，促成了微波技术 与半导体器件及集成电路的结合，产生了微波集成电路。集成元件必须具有平面型结构， 以便可通过调整单一平面尺寸来控制其传输特性，微带线具有这些特点，因而在广泛应用 于微波集成电路中。 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输入电路与输出电路之间的 功率传输关系，当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配 时，不但得不到最大的传输功率，还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路 之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间 等等。
[Abstract]: microwave system, especially in the microwave transmission system, impedance transformation is an important practical problems in microwave technology. In practical application, the two section of the characteristic impedance of different transmission line if directly connected, the connection will produce a reflection, in order to eliminate the reflection, in connection to insert a transformer to achieve matching. Impedance converter is divided into two categories: stepped impedance transformer and gradual change impedance converter, gradual change impedance converter is a further generalization of stepped impedance transformer, the purpose is to obtain better bandwidth matching performance. In this paper, have a theoretical analysis and Simulation Analysis on Microwave graded impedance converter and design a 2.4GHz operating frequency with input impedance of 50 ohms and output impedance is 30 ohms impedance converter. The paper includes the following parts:
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The first part, the paper introduces the transmission line theory, including transmission line type, structure, performance, focuses on the microstrip line, because the microstrip line is an important part of gradual change impedance converter. The second part, the paper introduces the microwave components in theory.There are many kinds of microwave components .In this paper, focuses on the analysis of the gradual change impedance converter. The third part, through the simulation software, the simulation results are in good agreement compared with the theoretical value.Then make software model into real and debugging analysis. Finally, the paper summarizes all the work and conclusions. [keyword]: microstrip line impedance converter gradient