Lab 1： 非理想器件
实验目的
用 QucsStudio 仿真一个旁路电容（C1）。
实验电路
实验结果
实验发现
Project 1 的主要目的是通过添加寄生电容和寄生电阻来仿真一个非理想的旁路电容。
去掉寄生电阻
去掉寄生电容：
非理想效应的产生有以下原因:
- 旁路电容 C1 在实际中不可能是理想电容, 它具有一定的等效串联电感 L1 和电阻 R2。这是由电容器的引线接头、电极材料等引起的寄生参数。
- 在高频时, 这些寄生参数的影响会变得显著。电感 L1 的阻抗随频率变大, R2 也会消耗部分能量。
这些非理想效应造成的影响包括:
- 在低频时, L1 和 R2 的影响很小, 电路近似理想情况。V1/V0 接近 1。
- 随着频率增加, L1 的阻抗增大, 在其自谐频率附近会形成一个串联谐振电路, 使 V1/V0 出现一个峰值。串联谐振电路在自谐频率下的阻抗最小。
- 在更高频率, L1 的影响减小, 但 R2 的损耗效应显现, 使 V1/V0 下降。
- 如果移除 L1 和 R2, 仿真结果会更加理想, V1/V0 在整个频带保持接近 1。
- 因此非理想效应使频率响应出现峰值, 且在高频时有额外损耗。
总之, 非理想效应会降低电路的性能, 需要在设计时充分考虑。采用低损耗和低寄生的参数器件可以提高电路性能。
自谐振频率计算公式
指向原始笔记的链接
电感值； 电容值。
Lab 2：传输线
实验目的
实验的目的是设计、模拟并验证一个具有特定特性阻抗的微带传输线，并通过 s 参数模拟来评估其性能。
实验电路
实验结果
0
20
50
80
1M
3M
实验发现
- 阻抗为 0Ω (短路):
- S 参数: 对于一个完美的短路，S11 为 1，相位为 0 度。
- 斯密斯圆图: 在斯密斯圆图上，短路位于圆的中心。
- 阻抗为 20Ω:
- S 参数: S11 的大小取决于系统的特性阻抗。对于一个 50Ω的系统，20Ω的阻抗会产生反射。
- 斯密斯圆图: 20Ω的阻抗位于 50Ω点的左侧，表示其低于系统的特性阻抗。
- 阻抗为 50Ω (匹配):
- S 参数: 对于一个完美的匹配，S11 为 0，表示没有反射。
- 斯密斯圆图: 50Ω的阻抗位于斯密斯圆图的最右侧，表示完美匹配。
- 阻抗为 80Ω:
- S 参数: S11 的大小取决于系统的特性阻抗。对于一个 50Ω的系统，80Ω的阻抗会产生反射。
- 斯密斯圆图: 80Ω的阻抗位于 50Ω点的右侧，表示其高于系统的特性阻抗。
- 阻抗为 1MΩ (开路):
- S 参数: 对于一个完美的开路，S11 为 1，相位为 180 度。
- 斯密斯圆图: 在斯密斯圆图上，开路位于圆的顶部。
Lab. 3: A Microstrip Band Pass Filter for 12.4 GHz.
基本滤波器选型
参数要求在 12.2 GHz 衰减大于 20 dB，使用最平坦设计没有办法达标，所以只能使用等纹波滤波器设计。
中心频率为 12.4 GHz，带宽为 200 MHz，则通带的边界为 12.3-12.5 GHz。那么有：
通带的相对宽度为，
由于设计的是带通滤波器，所以在对频率进行归一化需要通过以下的公式进行计算。其中右式中的
算出来左式中
集总元件
微带线
可以从表面粗糙度、阻抗等方面进行比较。