微波仿真实验实验报告
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FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 第一次课作业
1．了解ADS Schematic的使用和设置
2．在Schematic里，分别仿真理想电容20pF和理想电感5nH，仿真频率为（1Hz-100GHz），观察仿真结果，并分析原因。

3．Linecalc的使用
a)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω微带线的宽度
b)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω共面波导（CPW）的横截面
尺寸（中心信号线宽度与接地板之间的距离）
4．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。

仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith 圆图变化，分析原因。

5．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。

仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith 圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。

分析：有仿真结果可以看出，四分之一波长开路线具有“开路变短路”的作用。

6．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。

仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。

扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线。

理想传输线
微带线
7．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。

仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。

扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。

●理想传输线
●微带线
分析：四分之一波长短路线具有“短路变开路”的作用。

综上可知：四分之一波长传输线具有“阻抗倒置”的作用。

8．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω二分之一波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。

仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输
入阻抗，分析变化原因。

扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。

●理想传输线
●微带线
分析：二分之一波长开路线阻抗不变，所以开路经阻抗变换后还是开路。

9．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω二分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。

仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。

扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。

●理想传输线
●微带线
分析：二分之一波长短路线阻抗不变，所以所以短路经阻抗变换后还是短路。

综上可知：二分之一波长传输线具有“阻抗还原”的作用。

第二次作业
1.用一段理想四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，
给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz。

带宽B=m1-m2=200.0 MHz
2.用一段FR4基片上四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S
参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz，比较分析题1和题2的结果。

带宽B=m2-m1=200.0 MHz
3. 设计一个3节二项式匹配变换器，用于匹配10欧姆到50欧姆的传输线，中心频率是1GHz ，该电路在FR4基片上用微带线实现，设计这个匹配变换器并计算1.0=Γm 的带宽，给出回波损耗和插入损耗与频率的关系曲线，比较分析题2和题3的结果。

S(1,1)表示回波损耗，S（2,1）表示插入损耗。

带宽B=1.000 GHz
4.题3中，若用3节切比雪夫匹配变换器实现，比较同样情况下的带宽，回波
损耗和插入损耗与频率的关系曲线，比较分析题3和题4结果。

分析：相对3节二项式匹配变换器,3节切比雪夫匹配变换器的带宽显著增加，且回波损耗具有等波纹特性，插入损耗两者差别不大。

5. 对于一个负载阻抗Z L =60-j80欧姆，利用Smith Chart Utility 功能，分别设计并联短路单枝节和并联开路单枝节匹配，并将Smith Chart Utility 给出的匹配结果在Schematic 中仿真，给出1-3GHz 的回波损耗与频率的关系曲线，并给出1.0=Γm 的带宽。

并联短路单枝节
带宽B=m3-m1=200 MHz
并联开路单枝节
带宽B=m3-m1=200 MHz
6. 并联双枝节匹配电路，并联双枝节为开路，枝节之间相距λ/8，中心工作频率为2GHz,利用理想传输线，给出1-3GHz 的回波损耗与频率的关系曲线，并给出1.0=Γm 的带宽。

带宽B=m3-m1=40 MHz
第三次课作业
Momentum
1.在FR4基板上分别仿真四分之一波长开路线，四分之一波长短路线，二分之
一波长开路线和二分之一波长短路线，中心工作频率为1GHz，并与Schematic仿真结果比较。

仿真的频率: 0-3GHz.
四分之一开路
二分之一短路
二分之一开路
2.针对第1题，改变仿真的频率为: 0-40GHz，观察上述传输线的性能变化并
分析原因
四分之一波长短路线:
●四分之一波长开路线：
●二分之一波长开路线：
二分之一波长短路线：
分析：当仿真频率逐渐增大到40GHz时，传输线上的电压、电流幅度与相位相差很大，就必须考虑分布参数效应。

3.在Momentum 里，仿真一个大小为40mm*45mm端接3mm*1mm的负载（频
率:0.5-2.5GHz），结构如下：
求出f=1.6GHz的阻抗值，并在该频率下针对该负载分别设计并联开路单枝节和并联短路单枝节匹配到50Ω（如果中心频率出现偏移，试看能否通过调整传输线尺寸，将其性能调回1.6GHz），观察仿真结果，分析带宽性能。

并联开路单枝节
并联短路单枝节
4.用3题中的负载，在扫描的频率范围内，找出虚部为0的频率点，并在该频
率点用四分之一阻抗变换器实现匹配，并观察和分析仿真结果。

实验总结：
本次微波仿真实验我收获提高了很多，它是对理论计算的一种很好补充，从实验过程中能很明确地体会到，理论计算结果往往不是最佳结论，例如多节阻抗变换器理论计算值在带宽范围内并非等波纹波动，理论计算之后的值还不能直接应用到电路中，此时仿真就起到了优化设计的作用。

仿真由于采用了更加精准的计算，考虑了实际器件的传输特性，其利用的主要参数实际就是厂商提供的实际测试的散射矩阵值，因而比理论计算的误差会小，但仿真不能替代实际电路，仿真对分布参数的模拟是不完备的，因而其精准度还有待实际工程的检验。

微带分支线匹配器的设计加深了我对Smith圆图的理解，更加体会到圆图不仅是理论计算中强大而快捷的工具，也是仿真中必不可少的辅助。

实验中难点在于如何利用
方程绘制各种圆和标注阻抗点。

多节阻抗变换器是一种优点明显的变换器，仿真结果让我对切比雪夫变换的等波纹性有了更直观的理解。

我深深体会到，只有理解了设计的原理才能减少设计中的疑惑和错误。

通过这次试验，我对微波的理论知识有了更深入的了解，实验将理论联系实际，提高我的学习兴趣，帮助我更好的学习微波工程的课程。

而且在实验中学习的ADS软件的使用，这在以后的实习设计中也会有很大帮助。

这次的实验很有意义，虽然过程很艰辛，但是学到了很多东西，收获很多，希望之后的实验都能够有所收获，有所提高。