基于ADS软件的传输线理论仿真设计与123教程.docVIP

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。 二．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U1，终端电流I1的关系为： U（z）=U1cos（βz）+jI1Z0sin（βz） I（z）=I1cos（βz）+j（U1/Z0）sin（βz） 其中Z0为无耗传输线的特性阻抗；β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Zin，即： Zin（z）=U（z）/I（z） 由此可以得： Zin= 其中，Z1为终端负载阻抗。 软件仿真 （1）.终端为匹配负载情况下的特性： 图（a）终端负载匹配时的原理图 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50Ω，此时Zin=Z0，与理论吻合；终端负载匹配时反射系数为-50dB，（2）负载短路情况下的特性： 图（a） 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 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，=-1，反射系数为0dB，传输线上任意一点Z处的反射系数Γ（z）=-1，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=jZ0tan()。 （3）终端负载开路情况下的特性： 图（a）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 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0dB，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=-jZcot()相吻合。 （4）终端负载为纯电抗时的特性： 图（a）终端负载为纯电抗时的原理图 图（b）终端负载为纯电抗时的S参数分布和smith圆图 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，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Zin=jX。 （5）终端负载为复阻抗时的特性： 图（a）终端负载为复阻抗时的原理图 图（b）终端为复阻抗时的S参数分布和smith圆图 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Γ（z）1，Γ1=|Γ1|，与图（b）相吻合；此时传输线上输入阻抗如图（c）所示，满足理论公式Zin =Z0。 基于HFSS的传输线仿真设计与理论分析 基于HFSS软件的终端为匹配负载的特性 图（d）仿真原理图 图（e）输入阻抗的S（11） 参数分布 图（f）smith圆图结果 仿真结果分析：传输线上任意点的输入阻抗为50Ω，此时Zin=Z0，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Γ（z）=0吻合。 基于HFSS软件的负载短路的特性 图（d）负载短路时的原理图（其中将终端负载电阻值设置为5*e9，近似于短路） 图（e）负载短路时的S参数分布 仿真结果分析：终端负载短路情况下，Γ（z）=-1，反射系数为0dB，传输线上任意一点Z处的反射系数=-1，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=jZ0tan（）。 3.基于HFSS的终端负载开路下的特性 图（d）负载开路时的原理图（将终端负载的电阻值改为，） 图（e）S参数分布和smith圆图 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0dB，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=-jZcot（）相吻合。 基于HFSS软件下的负载为纯电抗的特性 图（d）仿真原理图（将终端电阻值改为j*50） 图（e）S参数分布和smith圆图 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，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Zin=jX。 5.基于HFSS软件的终端负载为复阻抗时的特性： 图（d）负载为复阻抗的原理图 图（e）S参数分布 仿真结果分析：当终端