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文档简介

基于ADS软件的传输线理论仿真设计与分析实验目的:1、熟悉ADS软件的使用;2、利用ADS软件进行基本传输线和微带线的电路设计和仿真。实验原理:对无耗均匀传输线,线上各点电压U(z),电流I(z)与终端电压Ui,终端电流L的关系为:U(z)二Uicos(Pz)+jIiZosin(0z)I(z)二Iicos(Pz)+j(Ui/Zo)sin(0z)其屮Z。为无耗传输线的特性阻抗;p为相移常数。定义传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比为该点的输入阻抗,记作氐,即:Zin(z)二U(z)/I(z)由此可以得:Z_UiCOS(pz)+jIiZoSIN(pz)I1COS(卩z)+j票Sin(Bz)

乙0_7Zi+jZotanEi3(fz)°Zo+jZitanED(fz)其中,Zi为终端负载阻抗。软件仿真•终端为匹配负载情况下的特性:lerm*Term1-Num=1-lerm*Term1-Num=1-Z=50Ohm.TLINTL1Z=50:00hmE=50・・F=5GHz•TermTertn2Num二2.2=50Ohm器-S-PARAMETERS•••••••・Param.Start二0GHz....Stop=10.0GHzStep=O.dO1GHz图(a)终端负载匹配时的原理图freq.GHz《二s'copfreqfreq.GHz《二s'copfreqFjrtZPortZ(1)P0ftZ(2)0.0000Hz50.000/0....50.000f0...1.000MHz50.000/0....50.000f0...2000MHZ50000/050000*03000MHZ50000/050000/04.000MHz50.000!0....50.000f0….5.000MHZ50.000/50.000f0....6000MHZ500001050000/07000MHz50000/050000/08.000MHz50.000!0....50.000f0….9000MHZ50OOD/□50OOO/O..1000MHZ500001050000/011.00MHz50.00050.000/0....12.00MHZ50.000/50.000f0….1300MHZ50OOD/□50OOO/O..1400MHz50000/050000/015.00MHz50.000丿‘0.…50.000/0....1600MHZ50000/050000/0..1700MHZ5000D/□50OOO/O..18.00MHz50.000/0....50.000/0....19.00MHz50.000丿‘0.…50.000/0....2000MHZ50000/050OOO/O..2100MHZ50000/050OOOf0图(b)终端负载匹配时输入阻抗分布列表和s参数分布仿真结果分析:传输线上任意点的输入阻抗为50Q,此时Zin=Zo,与理论吻合;终端负载匹配时反射系数为-50dB,能量几乎都传递到了负载,与传输线终端匹配理论「(z)二0吻合。(2)负载短路情况下的特性:

TermTerm1Num=1Z=50OhmTLIN..TL1Z=50.0OhmE=50F=5GHz・TLSCZ=50.0OhmE=0F=5GHzTermTerm1Num=1Z=50OhmTLIN..TL1Z=50.0OhmE=50F=5GHz・TLSCZ=50.0OhmE=0F=5GHz十•TL2S_ParamSP1Start=OGHzStop=10.0GHz-Step=0.1GHz....图(d)终端负载短路时的原理图图(b)终端负载短路时S参数分布和smith圆图freqPortZ0.0000HZ5Q.D0a/0.000100.0MHz50.000/0.000200.0MHz50.000/0.000300.0MHZ50.000/0.000400.0MFt5Q.00070.000500.0MHZ5Q.D0a/0.000600.0MHZ50.000/0.000700.0MHz50.000/0.000800.0MHZ50.000/0.000900.0MFt5Q.00070.0001.000GHZ5Q.D0a/0.0001.100GHz50.000/0.0001.200GHz50.000/0.0001.300GHZ50.000/0.0001.400GHz50.000/0.0001.500GHZ5Q.D0a/0.0001.600GHZ50.000/0.0001.7D0GHz50.000/0.0001.800GHZ50.000/0.0001.900GHz50.000/0.0002.000GHZ5Q.D0a/0.0002.100GHZ50.000/0.0002.200GHz50.000/0.0002.300GHZ50.000/0.0002.400GHz50.000/0.0002.500GHZ5Q.D0a/0.0002.600GHz5Q.00070.0002.7D0GHz50.000/0.0002.800GHZ50.000/0.0002.900GHz50.000/0.000图(c)终端负载短路时的输入阻抗分布列表仿真结果分析:终端负载短路情况下,「二-1,反射系数为OdB,

传输线上任意一点Z处的反射系数卩z,如图(b)smith

圆图,与理论相吻合;传输线上任意一点Z处的输入阻抗为Zin=jZotanpZo终端负载开路情况下的特性:S_ParamSP1Start=OGHzStop=10:0GHzStep=0.1.GHzS_ParamSP1Start=OGHzStop=10:0GHzStep=0.1.GHz图(G终端负载开路时的原理图图(b)终端负载开路时的S参数分布和smith圆图freqS(1,1)0.0000Hz1.000/0.000100.0MHZ1.000/-2000200.0MHz1.000/-4.000300.0MHZ1.000/-6.00Q400.0MHz1.000/-8.00050Q.0MHZ1.000/-10.000600.0MHZ1.00DM2.000700.0MHz1.000M4.000800.0MHZ1.000/-16.000900.0MHz1.000/-18.0Q01.000GHZ1.000/<20.0001.100GHZ1.000/-22.0Q01.200GHz1.000/-24.0001.300GHZ1.000J26.0Q01.400GHz1.000人28.0001.500GHZ1.000/-30.0001.600GHz1.000/-32.0001.700GHZ1.000/<34.0Q01.800GHz1.000/-36.0001.900GHz1.000/-38.0002.000GHZ1.000/-40.0Q02.100GHz1.000/-42.0002.200GHZ1.000/-44.0002.300GHz1.000/-46.0002.400GHz1.000/-48.0002.500GHz1.000/-50.0002.600GHz1.000/-52.0002.700GHZ1.000/-54.0Q02.800GHz1.000/-56.0002.900GHZ1.000/^58.000图(c)终端负载开路时的输入阻抗分布列表仿真结果分析:终端负载开路情况下,此时只能存储能量而不能传输能量,反射系数为OdB,r=-1,发生了全反射,如smith圆图,与理论吻合;输入阻抗值如图(c)所示,与理论公式Zin二-jZCOtpZ相吻合O终端负载为纯电抗时的特性:-Term・・Term1Num=1Z=50OhmS1P_Eqn•S1R彳..S[1J]=n2[1]=1*20丄S-PARAMETER'S•-Term・・Term1Num=1Z=50OhmS1P_Eqn•S1R彳..S[1J]=n2[1]=1*20丄S-PARAMETER'S•SiParam-SP1.・Start=OGHzStop=10.0GHzStep=0.1GHz图(a)终端负载为纯电抗时的原理图((三)smpfreq(00000Hzto10.00GHz)TLIN••••TL1-••Z二50.0Ohm.E二40...F=4GHz••••图(b)终端负载为纯电抗时的S参数分布和smith圆图freqS(")0.0000Hz1.000/-136.397100.0MHz1.000/-138.397200.0MHz1.000/-140.397300.0MHz1.000/-142.397400.0MHz1.000/-144.397500.0MHz1.000/-146.397600.0MHz1.000/-148.397700.0MHz1.000/-150.397800.0MHZ1.000/-152.397900.0MHz1.000/-154.3971.000GHZ1.000/-156.3971.100GHz1.000/-158.3971.200GHZ1.000/-160.3971.300GHZ1.000/-162.3971.400GHZ1.000/-164.3971.500GHZ1.000/-166.3971.600GHZ1.000/-168.3971.700GHZ1.000/-170.3971.800GHZ1.000/-172.3971.900GHZ1.000/-174.3972.000GHZ1.000/-176.3972.100GHZ1.000/-178.3972.200GHZ1.000/179.6032.300GHZ1.000/177.6032.400GHZ1.000/175.6032.500GHZ1.000/173.6032.600GHZ1.000/171.6032.700GHZ1.000/169.6032.800GHZ1.000/167.6032.900GHZ1.000/165.603图(c)终端负载为纯电抗时的输入阻抗分布列表仿真结果分析:终端负载为纯电抗情况下,同样,负载不消耗能量,r=—1,发生了全反射,如图(b)与理论相吻合;此时的输入阻抗值如图(c)所示,满足理论公式Z-jXo终端负载为复阻抗时的特性:Term1erm1Num=1Z=50Ohm-TLINTerm1erm1Num=1Z=50Ohm-TLIN-••-TL1-••.Z二50-0OhmE=50F二5GHzS-PARAMETERS..Term・・・・7erm2Num=2Z=50+jMOOOhmS_ParamSP1Start二0GHzStop二100GHz•Step=0.1GHz・・・・终端负载为复阻抗时的原理图a终端负载为复阻抗时的原理图a56froq,GHz((二)smp图(b)终端为复阻抗时的S参数分布和smith圆图freq0.0000Hz0.707/45.000100.0MHz0.707/43.000200.0MHz0.707/41.000300.0MHZ0.707/39.000400.0MHz0.707/37.000500.0MHZ0.707/35.000600.0MHz0.707/33.000700.0MHz0.707/31.000800.0MHz0.707/29.000900.0MHz0.707/27.0001.000GHz0.707/25.0001.100GHz0.707/23.0001.200GHz0.707/21.0001.300GHz0.707/19.0001.400GHz0.707/17.0001.500GHz0.707/15.0001.600GHz0.707/13.0001.700GHz0.707/11.0001.800GHz0.707/9.0001.900GHz0.707/7.0002_000GHz0.707/5.0002.100GHz0.707/3.0002.200GHz0.707/1.0002.300GHz0.707/-1.0002.400GHz0.707/-3.0002.500GHz0.707/-5.0002.600GHz0.707/-7.0002.700GHz0.707/-9.0002.800GHz0.707/-11.0002_900GHz0.707/-13.000图(c)终端负载为复阻抗时的输入阻抗分布列表仿真结果分析:当终端负载为复阻抗时,信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收,另一部分被反射,此时反射系数rxi,r^lrje^,与图(b)相吻合

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