ADS实验教程ads作业答案1.doc

这是前面几次至耦合器的作业解答，有几题有一种以上做法。还没做作业的同学在参考的基础上尽快完成作业，万事开头难，只要去做，就会做得好。

第一章传输线理论
1.求解下图匹配路径的匹配电路参数。若将并容串线方案在介电常数为4.2介质材料厚度为1.586mm，导体带厚度为0.035mm微带基板上实现，求各段微带线的宽度及长度值。

解：用传输线实现ZL至A的移动，应该并联终端开路传输线，并联短路的也可以，但其电长度会大于0.25。用如图（1）所示电子smith圆图，可知并联（终端开路）传输线长度为(这里的λg不是仅指在波导中的波长，是指在所有传输线中传输的波长)，串联传输线的长度为0.152。

图（1）
上面得到的是传输线的电尺寸，包括特性阻抗（50欧）及电长度。还需要得到物理尺寸，包括宽度长度（注意不同传输线的物理尺寸不同）。在TXLINE软件中选择微带传输线，把板材参数设置好。接下来由电参数特性阻抗及电长度求物理参数宽度及长度。

先求并联微带线参数，把特性阻抗填入为50欧，频率为5GHz。并联线的电长度前面求得为0.096,其对应的角度为0.096X3600=34.560,将其填入。按此按钮即可得到微带线宽度为3.296mm，长度为3.1141mm。

同样可得串联微带线的宽度为3.296mm，长度为4.9307mm，如图（3）所示。

图（3）

注意：软件TXLINE2001—Microstrip中的ElectricalLength代表的就是，即电长度乘以，而不是乘以。

2.用特性阻抗50的传输线给天线馈电，其驻波比及驻波相位分别是3.0及10cm，求此天线的输入阻抗。设计匹配电路使天线与传输线达到匹配，并估计其带宽。设工作频率为886MHz。
解：工作频率为886MHz，则波长为：，则驻波相位10cm对应的电长度为0.295。如图（4）所示，点1为波节点，沿驻波比为3的圆逆时针走0.295个点长度到点2，点2即为负载（为天线）阻抗点，即天线的输入阻抗：。

图（4）
为实现天线与传输线的匹配，可采取并容串感的方案（路线为2—3—4），如图(5)所示。

图（5）
在电子圆图中设定好频率及系统特性阻抗后，可得到电容为2.6pF，电感为12.0nH。
在圆图中的匹配路径上，点3的结点品质因子最大，为，所以有载品质因子，则可估计带宽为：。
第二章网络理论
1.用matlab编程对上面第二题中的匹配电路实现ABCD参数矩阵连乘，求匹配电路的带宽，并与由节点品质因子得到的结果进行比较。下面提供3种解法，分别是由功率，S参量及A参量的频率响应特性求解。
解1：串联电感的转移参量为：，并联电容的转移参量为：，则匹配网络的转移参量矩阵为：。
根据转移参量的定义，，此时天线输入阻抗即为网络的负载，前面求出为，可求得匹配网络的输入阻抗为：。其中，电容C为2.6pF，电感L为12.0nH。
匹配网络的输入阻抗与输入端的反射系数为，用Matlab绘得模值随频率变化的情况如图7所示。由图易得，若以反射半功率点为带宽的定义（此时对应的反射系数Γ＝0.707），得到带宽为1375MHz，这与用节点品质因子得到的结果1352MHz一致。

图（7）
程序如下所示：
%----------------------------------------------------
%绘制反射系数和驻波比
%----------------------------------------------------
Z=96.2+i*66.0;
L=1.2e-8;
C=2.6e-12;
w=logspace(8,10,10000);
Z1=((1-w.^2*L*C)*Z+i*w*L)./(i*w*C*Z+1);
r=(Z1-50)./(Z1+50);
figure(1);
plot(w/(2*pi),abs(r));gridon;
xlabel('频率（Hz）');
ylabel('反射系数');
figure(2);
VSWR=(1+abs(r))./(1-abs(r));
plot(w/(2*pi),VSWR);gridon;
xlabel('频率（Hz）');
ylabel('驻波比');
%-----------------------------------------------------
若以驻波比小于1.5为带宽的定义，得到的带宽为267.4MHz（如图8）。

图（8）

解2：原匹配电路为串感并容型，得到A参量为
QUOTE,
再有A矩阵转化为S参量，最后由S21画出频率响应如下图：

由上图可以看出电路带宽为1.2GHz，与节点品质因子计算得到的带宽1.291GHz大致相同。其中计算过程的matlab代码如下：
%画S21频率响