[通信工程] 微波仿真实验报告（三次实验）

实验一 微带多节阻抗变阻器的设计仿真
一：实验目的：
掌握微带多节阻抗变阻器的设计
掌握用VOLTAIRE XL进行仿真及优化设计
二：实验原理：
变阻器是一种阻抗变换元件，它可以接于不同数值的电源内阻和负载电阻之间，在两者间起到相互变换作用以获得匹配，以保证最大功率的传输；此外，在微带电路中，将两不同特性阻抗的微带线连接在一起时，为了避免线间反射，也应在两者之间加变阻器。
单节 λ/4 变阻器是一种简单而有用的电路，其缺点是频带太窄。为了获得较宽的频带，可以采用多节阻抗变换器。采用综合设计法进行最佳多节变阻器设计，目前较多使用的有最大平坦度以及契比雪夫多项式。等波纹特性多节变阻器比最平坦特性多节变阻器具有更宽的工作频带。
在微带线形式中，当频率不太高而色散效应可忽略时，各微带线的特性阻抗和相速度均与频率无关，因此属于均匀多节变阻器。
多节变阻器的每节电长度均为θ；Z为各节的特性阻抗， 为负载阻抗，并假设Zn 1＞Zn,……Z2＞Z1，Z1＞Z0。
z0=1 z1 z2 ……………….. zn zn 1
其中ρi＝z i/z i-1 Γi=(ρi-1)/(ρi-1 1)
变阻器的阻抗由Z0变到Zn 1，对Z0归一化，即由z0＝0变到zn 1＝R，R即为阻抗变换比。其中ρ1，ρ2……ρn 1为相邻两传输线段连接处的驻波比。根据微波技术的基本原理，其值等于大的特性阻抗对小的特性阻抗之比。Γ1，Γ2，……Γn 1则为连接处的反射系数，为了使设计简单，往往取多节变阻器具有对称结构，即使变阻器前后对称位置跳变点的反射系数相等，Γ1＝Γn 1,Γ2=Γn……。
定义下列公式为变阻器的相对带宽和中心波长：
Wq＝2(λg1-λg2)/( λg1 λg2)
λg0=2λg1λg2/(λg1 λg2)
其中λg1和λg2分别为频带边界的传输线波长，λg0为传输线中心波长，Wq为相对带宽。取变阻器每段为传输线波长的四分之一，即1＝λg0/4。
设计步骤：
1）根据给定指标，查表（最平坦型或等波纹型）确定微带变阻器的节数n......