AWR微波实验报告

实验一A整流器非线性分析实验目的了解非线性二极管整流器工作原理学会AWR对电路进行非线性分析及非线性调节实验原理所有整流器类别中最简单的是二极管整流器。在最简单的型式中，二极管整流器不提供任何一种控制输出电流和电压数值的手段。为了适用于工业过程，输出值必须在一定范围内可以控制。通过应用机械的所谓有载抽头变换器可以完成这种控制。作为典型情况，有载抽头变换器在整流变压器的原边控制输入的交流电压，因此也就能够在一定范围内控制输出的直流值。通常有载抽头变换器与串联在整流器输出电路中的饱和电抗器结合使用。通过在电抗器中引入直流电流，使线路中产生一个可变的阻抗。因此，通过控制电抗器两端的电压降，输出值可以在比较窄的范围内控制。本次试验要求设计一个非线性二极管整流器，添加测量项，调节电阻，观察电压的变化情况，从而去分析二极管的非线性。实验步骤完成非线性二极管整流器电路图如下设计模拟频率如下3、添加图表，往图表中添加测量项Vtime,ACVS.V1，V_Meter.VM1,并分析电路4、添加图表，往图表中添加测量项Vtime,ACVS.V1，V_Meter.VM1,并分析电路5、使用Simulate/Tunetool调节MAG及R参数观察Graph1和Graph2变化观察得调节MAG会使得测量项ACVS.V1，V_Meter.VM1的幅值变大，而调节R电路特性变化不大。实验总结通过此次试验，学会如何向工程中添加原理图，并成功绘制符合元件参数的原理图。学会添加图表，往图表中添加非线性测量项。学会使用Tunetool调节电路中元件的参数，从而观察到改元件参数对电路特性的影响。实验一B集总元件滤波器线性分析实验目的：1．了解电感输入式集总元件滤波器工作原理2．学会调节参数及优化电路实验原理设计一个电感输入式集总元件滤波器，已知L1=L4=15nH，L2=L3=30nH，C1=C3=8pF，C2=10pF三、实验步骤1、完成集总元件滤波器电路图，如下：2、定义globeunits参数，设置工作频率如下：3、添加图表，往图表中添加测量项S11、S21并分析电路，调节元件调节C2、C3会发现其值影响S11波谷的数目，且随着其值得增大，S21当f>500MHz时，调节L1、L4会发现其值影响S11波谷的尖锐程度，且随着其值得增大，S21当f>500MHz时，4、优化电路。（1）选择优化参数（2）设置优化目标执行优化(4)优化结果优化后Lin=24.2,Cin=17.3,L2=L3=28.02nH,C2=12.48pF。四、实验总结通过此次试验，学会如何使用addeqution工具添加参数，学会如何优化电路，首先选择优化参数，再设置优化目标，最有选择优化方法执行优化。实验二功率分配器实验目的1、了解功率分配器工作原理，掌握功率分配器的设计及调节方法。2、学会微带线结构构建功率分配器，熟悉TXLine软件包的使用方法。实验原理功率分配器，英文名Powerdivider，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度将功率进行分路，其原件称功率分配器，主要有定向耦合器、功率分配器器、微波分支器件。功率分配器也叫过流分配器,分有源,无源两种,可平均分配一路信号变为几路输出,一般每分一路都有几dB的衰减,信号频率不同,分配器不同衰减也不同,为了补偿衰减,在其中加了放大器后做出了无源功率分配器。400MHz-500MHz频率段二、三功率分配器，应用于常规无线电通讯、铁路通信以及450MHz无线本地环路系统。800MHz-2500MHz频率段二、三、四微带系列功率分配器，应用于GSM/CDMA/PHS/WLAN室内覆盖工程。800MHz-2500MHz频率段二、三、四腔体系列功率分配器，应用于GSM/CDMA/PHS/WLAN室内覆盖工程。1700MHz-2500MHz频率段二、三、四腔体系列功率分配器，应用于PHS/WLAN室内覆盖工程800MHz-1200MHz/1600MHz-2000MHz频率段小体积设备内使用的微带二、三功率分配器。本次试验要求设计一个三端口功率分配器，采用微带线结构。已知输入端特性阻抗Z0=50Ω，工作频率fc=2.2GHZ,微带线基片εr原理图如下：测量特性指标S11、S21、S23（单位三．实验步骤1、根据原理图计算阻值，并填入表格，其中Z02、Z03的长度均为λp0/4，2、用TXline计算微带线尺寸表2.1参数阻值Ω电长度(deg)L（um）W(um)Z50101073.2969.7Z70.5909950.45423.414Z50101073.2969.7R1005565.831353、完成电路图，测量各个指标特性。4、调节电路，调节电阻R（即元件TFR）的长度和宽度，使得在f0处，S11、S23尽可能的小，调节后，R的长度L=404um，宽度W=264um四、实验总结实验要求理解功率分配器的工作原理，并用AWR内置的仿真元件用微带线实现功率分配。要求调节电阻达到需要的特性。通过这次实验加深了对分配器和微带线的理解，并更加熟悉了AWR的使用，学会使用VariableTuner工具调节电路参数，学会使用TXline计算微带线尺寸。实验三阻抗变换器实验目的：1．掌握阻抗变换器的设计及调节方法。2．掌握同轴线构建阻抗变换器的方法。实验原理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，不但得不到最大的功率传输，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．例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器．如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏．反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压升高，同样不利于扩音机的工作，声音还会产生失真．因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好.本次试验要求设计一个同轴线阶梯阻抗变换器，使特性阻抗分别为Z01＝50Ω、Z02＝100Ω的两段同轴线匹配连接。要求：变换器N＝2，工作频率f0＝5GHz。已知同轴线的介质为RT/Duriod5880(εr＝2.16)，外导体直径Do＝7mm，阻抗变换器的拓扑结构如图3.6.1所示，图中Z1、Z2为阻抗变换器，长度均为λp0/4，90deg(度)。使用最平坦通带特性变换器(二项式)设计方法。三．实验步骤1、计算电路的特性阻抗、尺寸。计算阻抗值(手算)：ZZ计算同轴线尺寸:启动软件，从主菜单中选择Tools＼TXLine(传输线计算器)命令，再选择RoundCoaxial页，在页面上方左侧的Dielectric项中选择RT/Duriod5880(εr＝2.16)，将下方左侧的Frequency项设置为5GHz，将下方右侧的OuterDiameter(Do)项设置为7000μm。

在页面下方左侧的Impedance项中输入电阻值，在ElectricalLength项中输入电长度，单击计算按钮，即可算出同轴线的L(实际长度)、Di(内直径)，将计算结果填入表格参数阻值（Ω电长度（deg）L(um)D(um)Z50303399.722054.88Z59.469010199.011629.57Z84.099010199.01890.95Z100304532.95603.222、绘制原理图，设置工作频率：3、添加图表，往图表中添加测量项S114、调节Z1和Z2的L和Di尺寸，使达到指标要求。实验总结实验要求理解阻抗变换器的工作原理，并用AWR内置的仿真元件用同轴线阻抗变换器。要求调节电阻达到需要的特性。通过这次实验加深了对变换器和同轴线的理解，并更加熟悉了AWR的使用，学会使用VariableTuner工具调节电路参数，学会使用TXline计算同轴线尺寸。实验四微带低通滤波器实验目的：掌握Wizard模块的具体操作方法掌握微波低通滤波器的设计，熟练掌握电路的优化方法。实验原理低通滤波器(Lowpassfilter)是容许低于截至频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。\o"巴特沃斯滤波器"巴特沃斯滤波器是滤波器的一种设计分类，其采用的是巴特沃斯传递函数，有

\o"高通"高通、低通、带通、带阻等多种滤波器类型。切比雪夫滤波器也是滤波器的一种设计分类，其采用的是切比雪夫传递函数，也有高通、低通、带通、

\o"高阻"高阻、带阻等多种滤波器类型。

同巴特沃斯滤波器相比，

\o"切比雪夫滤波器"切比雪夫滤波器的过渡带很窄，但内部的幅频特性却很不稳定。

巴特沃斯滤波器在通频带内外都有平稳的幅频特性，但有较长的过渡带，在过渡带上很容易造成失真。本次试验要求设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，截止频率fc=2.2GHZ,在通带内最大波纹Las=0.2DB,S11小于-16DB，在阻带频率Fs=4GHZ处,用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介质常数ξ=9.0，高阻抗线特性阻抗Z0h=106Ω,低阻抗线实验步骤启动Wizard模块中的FilterSynthesisWizard,依次选择Lowpass,Chebyshev,输入参数如下：再依次选择IdealElectricalModel,LumpedElement,ShuntElementFirst得到滤波器电路如下：设置工作频率，范围1GHZ~5GHZ,阶长为0.01。添加图表,分析参数S11、S125、添加优化参数。设置优化目标。7、选择Simulate,Optimize,优化方法选择Random(Local),点击start开始优化，得到下图：优化后得到参数：元件IDC1(pF)C2(pF)C3(pF)L1(nH)L2(nH)元件变量CaCbCaL0L0优化值1.83.071.84.7584.7588.计算微带线的尺寸先使用TXLine计算高阻抗线的宽度：然后手算高阻抗线的长度=5808.96um再使用TXLine计算低阻抗线的宽度：然后手算低阻抗线的长度=1930.79um=3293.3um将各参数填入表格：参数W（um）ε