專    業：電子信息科學與技術      （微波毫米波系統與器件技術）

一、實驗目的

射頻（微波）電路是構成通信系統、雷達系統和微波應用系統的發射機和接收機的關鍵部件。經過半個世紀的發展，各種電路的原理日趨成熟，結構形式多樣，現如今，發展迅速的通訊微波產業都需要射頻人才的支持，所以這個課程設計對于微波毫米波專業的我們來說，有很重要的學習實踐意義。

二、系統介紹     

本無線影音傳輸系統的發射部分如圖1 所示，接收部分如圖2所示：

系統由攝影機、影音電視調制器、上變頻器、本振、帶通濾波器、功率放大器、低噪聲放大器、下變頻器、中頻放大器等構成。工作原理很簡單，先利用攝影機將聲音和影像等訊號接收，經過調制器調至成載波61.25MHz的第三頻道訊號，即中頻信號，接著將中頻信號由變頻器與頻率為853.75MHz的本振訊號混頻，得到915MH的上射頻和 792.5MHz的下射頻，記過帶通濾波器，將下射頻濾除，最后經過功率放大器將上射頻信號的功率進行放大，由頻帶為 915MHz的微帶片型天線把信號輻射到空氣中，至此完成傳輸系統的訊號發射。接收部分的操作原理是由發射頻率為915MHz的天線將信號接收到低噪聲放大器，經過放大器把微弱信號進行功率放大，之后由降頻器與本振混頻得到中頻信號，最后由中頻放大器放大送往電視機顯示信息，至此完成傳輸系統的信號收發。

三、實驗模組特性測量

1.實驗一：OPEN/SHORT/THRU 校正器

a.模組編號：RF2KM1-1A（OPEN/SHORT/THRU）

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD-1A的S11曲線圖             MOD-1B的S11曲線圖

MOD-1C的S11曲線圖               MOD-1C的S21曲線圖

2.實驗二：π型、T型阻抗匹配器

a.模組編號：RF2KM2-1A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD-2A的S11曲線圖                 MOD-2A的S21曲線圖

MOD-2B的S11曲線圖                 MOD-2B的S21曲線圖

3.實驗三：π型、T型功率衰減器

a.模組編號：RF2KM3-1A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD-3A的S11曲線圖               MOD-3A的S21曲線圖

MOD-3B的S11曲線圖                 MOD-3B的S21曲線圖

4.實驗四：電阻式功率分接器

a.模組編號：RF2KM4-1A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD4-1A之P1端子S11曲線圖     MOD4-1A之P1及P2端子的S21曲線圖

MOD4-1A之P1及P3端子的S21曲線圖

5.實驗五：威爾金森功率分接器

a.模組編號：RF2KM4-2A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD4-2A之P1端子的S11曲線圖       MOD4-2A之P1及P2端子的S21曲線圖

MOD4-2A之P1及P3端子的S21曲線圖

6.實驗六：L-C方向耦合器

a.模組編號：RF2KM5-1A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD5-1A之P1端子的S11曲線圖        MOD5-1A之P1及P2端子的S21曲線圖

MOD5-1A之P1及P3端子的S21曲線圖     MOD5-1A之P1及P4端子的S21曲線圖

7.實驗七：平行微帶線方向耦合器

a.模組編號：RF2KM5-2A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD5-2A之P1端子的S11曲線圖     MOD502A之P1及P2端子的S21曲線圖

MOD5-2A之P1及P3端子的S21曲線圖     MOD5-2A之P1及P4端子的S21曲線圖

8.實驗八：低通、帶通濾波器

a.模組編號：RF2KM6-1A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD6-1A之P1端子的S11曲線圖       MOD6-1A之P1及P2端子的S21曲線圖

MOD6-1B之P3端子的S11曲線圖      MOD6-1B之P3及P4端子的S21曲線圖

9.實驗九：MMIC/BJT放大器

a.模組編號：RF2KM7-1A

b.模組內容：

c.測試結果圖

MOD-7A之P1端子的S11曲線圖        MOD-7A之P1及P2端子的S21曲線圖

MOD-7B之P3端子的S11曲線圖        MOD-7B之P3及P4端子的S21曲線圖

10.實驗十：L-C振蕩器

a.模組編號：RF2KM8-1A

b.模組內容：

c.測試結果：

記錄所測量頻率值423.7MHz

11.實驗十一：壓控振蕩器

a.模組編號：RF2KM9-1A

b.模組內容：

c.測試結果：

最大值：1372MHz；最小值：831MHZ

四、仿真設計

1.設計任務

A．利用ADS仿真軟件設計一個LN_Amp（低噪聲放大器），并進行優化，得到仿真電路原理圖和S參數結果圖；

B．中心頻率為915MHz；

C．選用的晶體管為AT41511_19950125。

2.設計過程

（1）晶體管直流工作點掃描

原理圖以及掃描結果圖

（2）晶體管S參數掃描

原理圖及掃描結果圖

（3）SP模型輸入阻抗

由掃描結果可知，當freq=915MHz時，SP模型的輸入阻抗為18.144-j3.745.

（4）輸入匹配設計

原理圖

輸入匹配子原理圖

加入匹配后S參數結果  m1標記為915MHz

（5）輸出匹配設計

微帶線計算得知，當前狀況下微帶線的寬度為1.521mm。

優化電路圖

優化結果圖

從優化結果中可以看出，輸入輸出匹配設計在freq=915MHz處符合要求。

（6）放大器穩定性分析

原理圖

穩定性系數曲線，在freq=915MHz處，穩定性大于1。

（7）駐波比測量

原理圖及輸入輸出駐波比結果圖

（8）偏置網絡計算

原理圖

偏置網絡計算結果

（9）完成設計

完成的原理圖

五、結果分析與心得體會

因為是第一次學習使用ADS，對其使用并不是熟練，在仿真過程中，出現很多問題和仿真語法錯誤，自己也是積極查找相關的資料解決問題，完成了LN Amp電路仿真過程。在前期的射頻訓練系統實驗中，按時完成了各個通信模塊的測試任務，最后的完整組裝收發系統，也加深了對通信系統的了解。組裝期間儀器出現問題，導致無法準確得到圖像傳輸。感謝學長幫助，解決了部分測試問題。測試期間正好是考研沖刺最后一周，同組五位同學只來了三位。大家互相幫助，一起努力，完成了這次模塊測試。

我設計的部分是低噪聲放大器電路，使用ADS進行仿真，選用的晶體管是AT41511_19950125，匹配電路用微帶線，中心頻率為freq=915MHz。在進行完優化后，輸入輸出匹配設計符合要求，輸入輸出駐波比也符合要求。但是加入偏置電路以后，輸入端性能顯示電路變差很多，輸出結果卻符合要求。經過分析可知，可能是因為偏置電路設計不合理。整個設計過程復雜，需要有步驟，有耐心。通過這次課程設計，進一步理解了所學的知識，也學會了使用ADS，收獲很多。