射频微波电路专题实验一微带传输线之设计方案(课堂PPT)

1、,射頻微波電路專題 實驗一：微帶傳輸線之設計,國立中山大學電機系 射頻微波實驗室 研究生：陳建勳 林明俊 謝昕峰 Tel. 07-5252000-4119 Web. .tw,RF & Microwave Lab.,E.E. Dept., NSYSU,大綱,單元一 模擬軟體教學(Libra & LineCalc) EESOF3軟體包含兩個部分；一為LineCalc用以分析有關微波電路之物理及電性參數，如微帶線之長寬；另一為實驗一所介紹之Libra，用以模擬所設計微帶線之相關反應。 LineCalc可用以求微帶線之相關參數，給定相關基板資訊，已知其物理參

2、數，可求其電性參數，反之亦然。 單元二 50歐姆微帶線製作與損耗測量,E.E. Dept., NSYSU,Libra軟體起始設定：,將檔案解壓縮至D碟下(無中文名稱之路徑)，軟體預設之執行目錄為D:EESOFWIN。 2. 執行D:EESOFWINPROGRAMLIBRA.EXE。 3. 執行LIBRA.EXE後，陸續會出現三個視窗，其個別為：,出現下列的視窗A，請按OK或X將其關閉,(b) 出現下列的視窗B，請點選Cancel， 不需建立TMP資料夾。,(c) 出現下列的視窗C，請點選Cancel， 不要建立INF資料夾。,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYS

3、U,EXP1：Single-Stub Matching,應用Single-Stub Matching之方法，將一負載阻抗 匹配到一操作於2.45 GHz之 傳輸線，如下圖所示：,CKT MSUB ER=4.4 H=0.8 T=0.01 RHO=0 RGH=0 TAND TAND=0.02 MLIN 1 2 W=1.52 L=5 MLIN 2 3 W=1.52 L=9.83 MLIN 2 4 W=1.52 L=2.94 RES 4 5 R=15 IND 5 0 L=0.8 DEF1P 1 EXP1,FREQ SWEEP 1000 4000 10 OUT EXP1 DBS11 GR1 GRID R

4、ANGE 1000 4000 100 GR1 -40 0 5,DIM FREQ MHZ RES OH LNG MM ANG DEG IND NH CAP PF,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,Libra 工作環境,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,Libra 編輯視窗,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,EXP1：Single-Stub Matching,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,經Single-Stub matching後，在操作頻率

5、2.45GHz附近反射量很小， 即為達到阻抗匹配之效果(標示為小於-20dB頻寬)。,E.E. Dept., NSYSU,LineCalc 軟體簡介(1),LineCalc 軟體起始設定：,1.執行eesof3資料夾LineCalc.EXE檔案即可開啟，按任意鍵即進入LineCalc，如下圖所示：,2.退出：按”Shift+F10”即可退出，退出之前，LineCalc會在左上角出現下列訊息： “Are you sure ?”，若要退出按Y ，繼續操作按N “Save data”，儲存現在畫面中參數狀態，按Y，否則按N。,E.E. Dept., NSYSU,LineCalc 軟體簡介(2),Li

6、neCalc之工作視窗共分為5個部分，如下圖所示：,. 狀態列：有兩行，顯示目前工作狀態、元件資訊 及錯誤訊息提示。,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,LineCalc範例：微帶傳輸線模擬,範例1：設計以為FR4基板( )，H=0.8mm，T=0.01mm，操作頻率1 GHz之50歐姆微帶線。 在共用參數區，將基板參數輸入，供計算微帶使用；在電性參數區輸入所需微帶線之參數，即可得0.8mm之FR4基板工作在1GHz時，50歐姆微帶線之線寬為W=1.52mm；電氣長度90度時，微帶線之長度為L=41.03mm。,E.E. Dept., NSYSU,E.E.

7、Dept., NSYSU,基板厚度之影響,範例2：將基板厚度改變為1.6mm，線寬變為W=3.04mm，長度L=40.97，可知改變基板厚度改變對寬度影響較大。,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,操作頻率之影響,範例3：改變操作頻率為2GHz，由下圖可得：微帶線線寬W=1.52mm ，長度L=20.48，相同材料及特性阻抗Z0， 其線寬幾乎不因頻率變化而有所改變。,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,介電係數之影響,範例4：改變基板材質為介電係數9.9的Ceramic，由下圖可得：微帶線線寬變為W=0.76mm ，長度L

8、=29.08 。,E.E. Dept., NSYSU,E.E. Dept., NSYSU,範例結果比較,E.E. Dept., NSYSU,單元二 50歐姆微帶線製作與損耗測量,一、實驗目的： 在0.8 mm及1.6 mm之不同厚度的FR4基板上製作等長度5公分之傳輸線，線寬為操作頻率為2.4 GHz之50歐姆線寬，再藉由儀器的測量，了解傳輸線本身在不同工作頻率下的損耗，以使日後的實驗能確切掌握部份外來損耗的來源，使實驗數據更準確。,二、實驗設備： 1. 消耗材料 (1) FR4 玻璃纖維雙面感光電路板 ( ，Thickness = 1.6 mm，Loss tangent = 0.02) (2

9、) FR4 玻璃纖維雙面感光電路板 ( ，Thickness = 0.8 mm，Loss tangent = 0.02) (3) 50 SMA 接頭 2. 模擬軟體 (1) LineCalc : 計算微帶線的傳播常數和特性阻抗 (2) Libra : 模擬微帶線之頻率響應 (3) AutoCAD: 畫出所設計的微帶線電路圖樣,E.E. Dept., NSYSU,微帶線(Microstrip)結構,E.E. Dept., NSYSU,實驗成果,將實驗所測量到的各傳輸線在不同頻率下所測得的功率差值(in dBm)，填入下面的表格中：,S21 (dB),E.E. Dept., NSYSU,實作注意事項,60 mm,20 mm,電路Layout請畫在面積60*20 mm