微波与射频综合仿真-微波和射频电路设计大作业

1、宁波理工学院 微波和射频电路设计大作业题 目 微波与射频综合模块设计 姓 名 学 号 专业班级 指导教师 分 院 一、实验目的1) 熟练掌握微带天线设计的基本流程，掌握矩形微带天线的设计方法。2) LC低通滤波器的设计方法及原理。3) 将天线、滤波器、低噪放三个模块组合成一个模块。二、实验仿真1. 微带天线天线模块仿真后得出的参数中可以计算需要匹配的微带线的长度。参数大小可由，计算得出。利用史密斯原图进行传输线匹配，从而达到比较好的仿真效果。图1中可以发现经过圆心时驻波比保持在1左右，效果较好。图1 图2天线原理图图3 没有采用单可变仿真的结果如图3所示，在2.4GHz处，S11=-28.00

2、7，效果不是很明显。天线原理图如图2和4。如果用单可变匹配来优化天线参数。插入损耗小，且工作频率更加收敛于2.4GHz。做过双可变的话，就会发现2.4GHz处匹配后的S11达不到-50dB，而是在-20dB左右，所以后来采用了单可变，并通过优化功能进行实现。图4 天线原理图仿真结果如图5。图5 单可变匹配结果由图可知，2.4GHz处的S11（插入损耗）为-30.298dB，匹配后效果应该理论上可以达到-50dB，所以不是十分理想的，但是工作频率却十分收敛于2.4GHz。2. 低噪声放大器 低噪放位于接收机的最前端，要求其噪声越小越好。为了抑制后面各级噪声对系统的影响，还要求有一定的增益，但为了

3、不使后面的混频器过载，增益不适合过大。且低噪放一般是与天线直接相连，所以要求它和天线的匹配性要好。低噪放的原理图如图6。图6 低噪放原理图仿真结果如图7和图8。图7观察到最大增益为19.811dB，稳定系数为0.897，小于1，而只有系数大于1时才是稳定，所以不稳定。使用负反馈可以让系统稳定，在源极添加小电感作为负反馈，如图1.7：图8 3. 滤波器滤波器采用了6阶的巴特沃斯滤波器图9。图9 巴特沃斯滤波器原理图 其实滤波器还是可以看作LC两种元器件构成，然后通过变化将LC用微带线替代。查表可以得到6阶巴特沃斯滤波器的低通原型参数。由公式可以得出高低阻抗线的长度。滤波器仿真结果如图10。图10

4、 巴特沃斯结果从图中可以发现巴特沃斯还是有些缺陷的。4. 三个模块综合仿真先将天线和低噪放联合仿真，仿真原理图如图9。图9 天线和低噪放联合仿真结果如图10。图10 天线和低噪放 暂时不进行匹配了，后面还要加低通滤波器，因此最后再匹配。从图10中可以看出，天线和低噪放联合仿真后，插入损耗S11的值变大了，这里只有-19.135dB，而之前我们在微带天线仿真时，S11有-30dB左右。采用6阶巴特沃斯型滤波器，原理图如图11。图11 加入滤波器仿真结果如图12。图12加入滤波器的结果从仿真结果可以发现，频率不在2.4GHz了，有些偏移，这时只需要再进行一下匹配，加入匹配电路，便可实现。匹配优化后最终的结果如图13。图13 最后仿真的结果由图中可知，频率最终还是回到了我们最初设定的2.4GHz，S11参数等于-39.883,符合实际要求，仿真成功。三、实验体会与总结几次实验下来，发现自己在ADS2011仿真上还不是很熟练，甚至有时候会被很多步骤卡住，希望在今后的学习中要不断加强自