ＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３６Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２００７
焊接机器人在现代生产中已得到广泛应用，而我国目前应用的焊接机器人主要依靠在线示教的工作方式。进行在线示教编程时必须停止生产作业，而且在没有视觉传感器跟踪的情况下，机器人运动轨迹的精度主要依赖于操作者的耐心、细致程度及其目测精度。随着焊接机器人在中小批量生产企业中应用的不断扩大，以及焊接作业的复杂程度不断增加，传统的示教编程方式已经很难适应现代焊接生产发展的要求。解决问题的有效途径之一，就是采用离线编程技术，把操作者从在线示教编程中解放出来，并充分发挥焊接机器人的使用效率，进一步提高生产过程的自动化，降低生产成本，提高焊接精度。
在锅炉、化工容器、自行车车架、大型储油罐等生产制造中，以多个支管和主管形成的接头焊缝均为复杂的空间曲线——
—马鞍形焊缝。而马鞍形焊缝采用人工焊接劳动强度大、生产效率和焊接质量低，因此采用高自动化和柔性化的弧焊机器人进行焊接非常必要。采用在线示教机器人进行焊接，即使熟练的示教人员要示教好一条马鞍形焊缝也往往也需花费半个工作日。而锅炉、化工容器等焊接件的主管和支管直径种类繁多，需要示教的马鞍形焊缝多达上百个，生产效率明显降低。因此，在这些复杂马鞍形焊缝零部件的焊接中，更加迫切需要
采用离线编程技术，提高企业生产的自动化和柔性化［１～７］。
笔者通过利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ进行三维建模，结合ＡＢＢ
ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏｖ５．０７的离线编程和机器人仿真功能，探讨对这种
复杂马鞍形焊缝零部件的机器人焊接离线编程技术，并对程序进行测试、解析和模拟。
１创建焊接路径程序流程
离线编程流程方框图如图１所示。
２创建焊接路径和路径程序分析
ＡＢＢＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏｖ５．０７是ＡＢＢ公司最新发行的机器人模拟
与离线编程工业工具。它以ＡＢＢＶｉｒｔｕａｌＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ为基础，与机器人在实际生产中运行的软件完全一致。因此，借助ＡＢＢ模拟与离线编程软件ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ，可在家或办公室完成机器人编程，再将程序加载至车间的真实ＩＲＣ５控制器内，从而提高整体生产效率和焊接质量。
２．１创建焊接路径
依据图１的离线编程流程方框图，打开已创建的６关节机器
人焊接工作站，如图２所示。
从图２中可见，焊接工件的焊缝为管与管形成的复杂马鞍
形空间曲线，该空间曲线是化工容器、大型储油罐、锅炉等机械构件的典型焊接作业路径。由于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ软件的三维造型功能弱，因此在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件中创建焊件的三维装配体ＣＡＤ
图形，再利用ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的ＣＡＤ图形转换功能转换成
基于焊件三维装配体的机器人焊接离线编程
曾翠华，廖海平，孙
铭，袁定福
（中国工程物理研究院工学院，四川绵阳６２１９００）
摘要：机器人离线编程焊接成为焊接自动化技术现代化的主要标志。基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ焊接机器人工作站，通过导入ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件创建的焊件三维装配体，可实现三维装配体复杂空间曲线焊缝程序的自动创建，并对程序进行解析、测试和模拟。该离线编程系统以及生成的焊缝程序可加载至车间的生产机器人真实控制器内，提高焊接质量和降低生产成本。关键词：焊接；机器人；离线编程；ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ中图分类号：
ＴＧ４４４．７３文献标识码：Ｂ
图１
离线编程流程方框图
创建机器人系统创建目标和路径添加控制检查目标方位
检查伸展极度
将程序与虚拟控制器同步测试程序
收稿日期：２００７－０４－０２；修回日期：２００７－０７－２５图２
机器人焊接工作站
文章编号：１００２－０２５Ｘ（２００７）０５－００４３－０３
?焊接设备与材料?４３
DOI:10.13846/https://www.doczj.com/doc/fc13871052.html,12-1070/tg.2007.05.029
焊接技术第３６卷第５期２００７年１０月
ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的后缀名为．ｓａｔ的格式文件。将被焊工件装配几何
体导入已创建的ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ焊接机器人工作站中，以便为
ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ在创建焊接作业路径曲线时提供基于精确ＣＡＤ的管
与管马鞍形三维空间曲线。
图３为ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ选择基于焊件ＣＡＤ模型物体间边界的管与管三维马鞍形焊接作业路径。图３中左边黄色警告符号
和
表示该ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ机器人不具备有效轴配置的目标点，因此机器人不能到达三维马鞍形焊缝。右键单击路径并选择自动配置，机器人依次到达路径内的每个目标并添加控制以便设置配置。随后通过检查目标方位，调整焊枪ＴＣＰ的姿态，以便机器人的焊枪ＴＣＰ点到达整个空间焊缝和电弧产生的热量沿焊缝均匀分布，保证焊缝的力学性能。最后检查工作站的伸展极度，使机器人能够到达所创建的整个焊接路径，图３中的黄色警告符号消除变成和
，完成机器人可达的焊接路径，见图４的
左边。
在图４中依次用鼠标右击目标点，可查看机器人可达作业目标点相对于控制器的坐标数据，３个焊枪ＴＣＰ的ｘ，ｙ，ｚ相对坐标、３个焊枪ＴＣＰ的横滚、俯仰、偏转姿态角度。
２．２机器人路径程序的自动生成与解析
ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ软件的机器人运动轨迹是采用逐点编程方式，
主程序结构为：
ＭＯＤＵＬＥＭａｉｎＭｏｄｕｌｅ／／主程序模块
ＰＲＯＣｍａｉｎ（）
／／主程序
＜ＳＭＴ＞Ｐａｔｈ＿１０；／／作业路径ＥＮＤＰＲＯＣ／／结束主程序ＥＮＤＭＯＤＵＬＥ
／／结束主程序模块
图３中自动创建的路径，由于没有动作指令，不能模拟真实的焊接作业，因此必须添加２条动作指令：第１条为启动机器人的内置原点到焊接作业的编程原点的动作指令，位于路径程序的始端；第２条为焊接路径结束目标点到编程原点的动作指令，位于路径程序的末端。添加动作指令之前必须在图４中设置编号为１３０的编程原点，机器人编程原点位置一般选在２个工位之间以及离工件稍远的地方。动作指令位于路径开头和在另一路径后，因此将以下编号为１３０的编程原点动作指令插入程序的开头和结束位置。
导出添加编号１３０的编程原点后，可达的机器人语言程序的解析如下：
％％％ＶＥＲＳＩＯＮ：１
ＬＡＮＧＵＡＧＥ：ＥＮＧＬＩＳＨ％％％
ＭＯＤＵＬＥＭｏｄｕｌｅ１ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔＴａｒｇｅｔ＿１３０：
＝［［６５０，－１００，４００］，
［０．１３０５２６１９２２２００５１，５．２７１４３２３６１８４９９９Ｅ－１７，０．９９１４４４８６１３７３８１１，
５．２７１４３２３６１８４９９７Ｅ－１７］，［－１，０，－１，０］，［９Ｅ９，
９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９］］；／／编程原点１３０在工作站中的
位姿表示
ＰＥＲＳｔｏｏｌｄａｔａＡＷ＿Ｇｕｎ：＝［ＴＲＵＥ，
［［１１９．５，０，３５２］，
［０．８９０２１３９４５４６５３３２，０，０．４５５５４２６７７８０２０３４，０］］，
［１，
［０，０，１００］，
［１，０，０，０］，０，０，０］］；／／焊枪位姿表示
ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔＴａｒｇｅｔ＿１０：＝［［５９１．５８５１３５７４８４６３，－６０．６７２８５６３９８０８７６，２７９．２６６５５５６３８４７５］，
［０．１５８９４５９７０５１２２５５，
－
０．１２３３６４４８８０８３３６７，－０．９５５４７２９４１８７９２４５，０．２１５８４４４７８４４３３１８］，
［０，－１，０，０］，
［９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，
９Ｅ９］］；／／
作业目标点１０位姿表示
Ｃ
……
ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔＴａｒｇｅｔ＿１２０：＝［［５９１．５８５１３５７４８４６３，
图４
轴配置的可达目标点和路径
图３
无轴配置的无效目标点和路径
?焊接设备与材料?
４４
ＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３６Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２００７
－６０．６７２８５６３９８０８７５，２７９．２６６５５５６３８４７５］，［０．００１３２５８７４３９５７６０９，－０．１５８１４５０７９０５１７３８，－０．９７１８９２４８０４９８０４３，０．１７４３９４３３０１２６２０２］，［０，－１，０，０］，［９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９，９Ｅ９］］；
ＰＲＯＣＰａｔｈ＿１０（）
ＭｏｖｅＪＴａｒｇｅｔ＿１３０，ｖ１０，ｚ０，ＡＷ＿Ｇｕｎ＼ＷＯｂｊ：＝ｗｏｂｊ０；
ＭｏｖｅＬＴａｒｇｅｔ＿１０，ｖ１０００，ｚ１００，ＡＷ＿Ｇｕｎ＼ＷＯｂｊ：＝ｗｏｂｊ０；
……
ＭｏｖｅＬＴａｒｇｅｔ＿１２０，ｖ１０，ｚ０，ＡＷ＿Ｇｕｎ＼ＷＯｂｊ：＝ｗｏｂｊ０；
ＭｏｖｅＪＴａｒｇｅｔ＿１３０，ｖ１０００，ｚ１００，ＡＷ＿Ｇｕｎ＼ＷＯｂｊ：＝ｗｏｂｊ０；
ＥＮＤＰＲＯＣ
ＥＮＤＭＯＤＵＬＥ
／／符号表示对于基于位姿表示各机器人焊枪末端点ＴＣＰ的机器人程序的解读分析。
ＭｏｖｅＪＴａｒｇｅｔ＿１３０，ｖ１０，ｚ０，ＡＷ＿Ｇｕｎ＼ＷＯｂｊ：＝ｗｏｂｊ０语句表示动作指令，当运行完整的焊接程序时，机器人运行到在编程原点１３０处，控制器启动焊接参数（包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、提前送气时间等）。
ＭｏｖｅＬＴａｒｇｅｔ＿２０，ｖ１０，ｚ０，ＡＷ＿Ｇｕｎ＼ＷＯｂｊ：＝ｗｏｂｊ０语句表示基于焊接构件装配体空间曲线自动创建的移动指令，ＭｏｖｅＬ移动指令用于指定机器人移动至目标的速度和准确性的语句，Ｌ表示该点与前一点之间是连成一条直线，采用直线插补方法控制机器人的运动，属连续路径控制。Ｖ１０表示焊枪工具中心点ＴＣＰ、工具重新定位和外轴的速度为１０ｍｍ／ｓ。焊枪移到该语句时，被焊接装配体起焊，焊丝的端头对准接缝，以图４中调好的焊枪姿态进行焊接作业。
３模拟作业路径
鼠标右点击图４中的虚拟控制器，选择与虚拟控制器同步并进行设置，选择模拟添加图４创建的路径。再启动模拟监控命令，可在模拟期间通过画一条跟踪ＴＣＰ的蓝色彩线而目测机器人的关键运动。点击播放，完成焊接路径仿真，如图５所示。
图５中路径开始点为机器人的内置原点，机器人以１０００ｍｍ／ｓ的速度快速运行到编程原点１３０后，焊枪工具中心点ＴＣＰ再以１０ｍｍ／ｓ完成目标点１３０到１０到２０…到１２０到１３０，最后快速返回到机器人的内置原点。
焊接路径模拟仿真的同时启动过程计时器，可测量机器人运行模拟或沿路径移动所需时间为４８０ｓ。焊接路径模拟仿真。
４模拟程序部署与发行
ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ编制的焊缝路径ＲＡＰＩＤ程序和模块存储在ＲｏｂｏｔＷａｒｅ系统内。可将以上的程序保存至ＰＣ上的文件内，加载至车间的真实ＩＲＣ５控制器内。极大地提高了焊接生产率和质量。
５结论
（１）将三维ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件创建的管与管形成的复杂马鞍形空间曲线焊件装配体导入到机器人离线编程软件ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ中，ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ提取装配体的三维空间曲线，自动生成复杂空间曲线焊缝的路径。
（２）分析了ＡＢＢ机器人程序的语言格式，进行了离线仿真试验。
（３）将创建的焊缝路径程序通过虚拟控制器，装载到车间生产机器人实施焊接作业，实现了焊接自动化的ＣＡＤ／ＣＡＭ生产，保证了焊接生产过程的高效率和高质量。
参考文献：
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图５焊接路径模拟仿真作者简介：曾翠华（１９７０—），女，硕士，长期从事焊接机械设计及制造的教学科研工作．
内置原点
编程原点
?焊接设备与材料?４５
焊接技术第３６卷第５期２００７年１０月Ⅱ?英文标题、摘要及关键词?
ａｎａｌｙｚｅｄ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔＴｉ－Ｃｕ－Ｔｉｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｈａｓｇｏｏｄｒｅａｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｃｅｒａｍｉｃｓａｓｗｅｌｌａｓａｃｃｅｌｅｒａｔｅｅｌｅｍｅｎｔｉｎｔｅｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎ．ＴｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｌａｙｅｒｓｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔｓｏｆＡｌ２Ｏ３－ＴｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｔｏｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｌａｙｅｒｓ．Ｏｎｅｏｆｔｈｅｌａｙｅｒｗｈｉｃｈｉｓｃｌｏｓｅｗｉｔｈｔｈｅ１８－８ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｉｓａｂｏｕｔ１７．５μｍｔｈｉｃｋ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅβ－Ｔｉ（Ｆｅ）ｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎ，Ｆｅ－ＴｉｃｏｍｐｏｕｎｄａｎｄＴｉＣ．Ｔｈｅｌａｙｅｒｎｅａｒｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｉｓａｂｏｕｔ７．５μｍｔｈｉｃｋａｎｄｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅＴｉＣ，Ｔｉ－ＯａｎｄＴｉ－Ａｌ．Ｔｈｅｍｉｄｄｌｅｌａｙｅｒｉｓａｂｏｕｔ５μｍｔｈｉｃｋａｎｄｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅＣｕｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄＣｕ－Ｔｉｐｈａｓｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｅｒａｍｉｃ，ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ，ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｂｒａｚｉｎｇ，Ｔｉ－Ｃｕ－Ｔｉ
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｌｅａｋｒａｔｅｏｆｆｌｕｉｄｉｎｗｅｌｄｅｄｐｉｐｅｓｉｎｌｅａｋ－ｂｅｆｏｒｅ－ｂｒｅａｋａｎａｌｙｓｉｓ
ＷＡＮＧＪｉｎ－ｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｕ－Ｆｅｎｇ，ＨＵＯＬｉ－Ｘｉｎｇ，ｅｔａｌ．
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ，３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ｐ２１－２３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌｅａｋ－ｂｅｆｏｒｅ－ｂｒｅａｋ（ＬＢＢ）ｃｏｎｃｅｐｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｗｅｌｄｅｄｐｉｐｅｓ．ＷｈｅｎｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇＬＢＢｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔｓｈｏｕｌｄｂｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｌｅａｋｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｗｏｕｌｄｂｅａｂｌｅｔｏｄｅｔｅｃｔｌｅａｋｉｎｇｂｅｆｏｒｅｔｈｅｃｒａｃｋｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｉｚｅ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｃｏｍｐｕｔｅｒｍｏｄｅｌｂａｓｅｏｎＦＬＵＥＮＴｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｌｅａｋｒａｔｅｏｆｏｎｅ－ｐｈａｓｅｆｌｕｉｄｔｈｒｏｕｇｈａｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｒａｃｋｇｒｏｗｉｎｇｉｎｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｅａｋｒａｔｅｉｓｎｏｔａｃｏｎｓｔａｎｔｖａｌｕｅｉｎａｎａｌｙｔｉｃａｌｃｏｄｅｓｂｕｔｃｈａｎｇｉｎｇｗｉｔｈｃｒａｃｋｏｐｅｎｉｎｇｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ（ＣＯＤ），ａｓｗｅｌｌａｓｃｒａｃｋｌｅｎｇｔｈ．ＡｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅＣＯＤｖａｌｕｅｏｎｔｈｅｌｅａｋｒａｔｅｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｌｅｎｇｔｈ．ＳｏｔｈｅＣＯＤｖａｌｕｅｉｓａｍａｊｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｔｈｅｌｅａｋｒａｔｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｅａｋ－ｂｅｆｏｒｅ－ｂｒｅａｋ（ＬＢＢ），ｗｅｌｄｅｄｐｉｐｅｓ，ｌｅａｋｒａｔｅ，ｆｌｕｅｎｔ
Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｐｐｅｒ－ａｌｕｍｉｎｕｍｃｏｍｐｏｕｎｄｒａｄｉａｔｏｒｆｉｎｂａｓｅｄｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＺＨＡＮＧＪｉａｎ－ｃｈｅｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ，ＤｅＺｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄｅｚｈｏｕ２５３０２３，Ｓｈａｎｄｏｎｇｐｒｏ．，Ｃｈｉｎａ）Ｐ３５－３７
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｐｐｅｒ－ａｌｕｍｉｎｕｍｃｏｍｐｏｕｎｄＣＰＵｒａｄｉａｔｏｒｆｉｎｂａｓｅｄｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔａｋｅｓｄｙｎａｍｉｔｅａｓｔｈｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｅｎｅｒｇｙｔｏｒｅａｌｉｚｅｎｏｎ－ｍｅｄｉｕｍｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｐｐｅｒａｎｄｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍ，ａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｔｈｅｃｏｐｐｅｒａｎｄｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍｍｅｒｉｔｓ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｈｉｇｈｅｒｕｎｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｂｅｔｔｅｒｒａｄｉａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．ＴｈｅＣＰＵｒａｄｉａｔｉｏｎｄｅｍａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｄ．ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｎＣＰＵｒａｄｉａｔｏｒｆｉｎａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅｓｔｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｒａｄｉａｔｏｒｆｉｎｂａｓｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｔｏｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｈｅｒａｄｉａｔｏｒｆｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｔｈｅｏｒｙａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｃｏｐｐｅｒｌｅｖｅｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｎｏｔｏｎｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｒａｄｉａｔｏｒｆｉｎｗｅｉｇｈｔ，ｂｕｔａｌｓｏｓａｖｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔ，ｉｍｐｒｏｖｅｓｃｏｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｗｅｌｄｉｎｇ，ｒａｄｉａｔｏｒｆｉｎ，ｃｏｐｐｅｒ－ａｌｕｍｉｎｕｍｃｏｍｐｏｕｎｄ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ，ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ
Ｆｉｘｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｌａｓｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇｐｌａｓｔｉｃｓ
ＺＨＡＮＧＨｕｉ－ｚｈｏｎｇ，ＤＩＮＧＧｕｏ－ｍｉｎ，ＪＩＪｉｎ－ｑｉｎｇ，ｅｔａｌ．
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｊｉａｎｇｓｕｐｒｏ．，Ｃｈｉｎａ）Ｐ３７－３９
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｉｎｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｌａｓｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇｐｌａｓｔｉｃｓ，ｓｏｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｉｓｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｏｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ａｎｅｗｆｉｘｔｕｒｅｕｓｅｄｆｏｒｗｅｌｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｆｉｘｔｕｒｅｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐａｒｔｓ．Ｉｔｓｂｉｇｇｅｓｔｌｏａｄｉｎｇｗｅｉｇｈｔｉｓ１９．９９ｋｇｗｉｔｈａｃｃｕｒａｃｙ０．００２ｋｇ．Ｐｒｅｓｓｕｒｅｖａｌｕｅｃａｎｂｅｓｈｏｗｎｏｎｔｈｅｆｉｘｔｕｒｅｓｃｒｅｅｎ．Ｗｈｅｎｏｖｅｒｌｏａｄｅｄ，ｆｉｘｔｕｒｅｗｉｌｌｇｉｖｅａｌａｒｍａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒ，ｐｌａｓｔｉｃｓｗｅｌｄｉｎｇ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇ，ｆｉｘｔｕｒｅ
Ｏｆｆ－ｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｏｆｒｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇｂａｓｅｄｏｎ３Ｄａｓｓｅｍｂｌｙｍｏｄｅｌｓ
ＺＥＮＧＣｕｉ－ｈｕａ，ＬＩＡＯＨａｉ－ｐｉｎｇ，ＳＵＮＭｉｎｇ，ｅｔａｌ．
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡＥＰ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，６２１９００，Ｓｉｃｈｕａｎｐｒｏ．，Ｃｈｉｎａ）Ｐ４３－４５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｆｆ－ｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｏｆｒｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇｂｅｃｏｍｅｓａｓｐｏｔｌｉｇｈｔｉｎｗｅｌｄｉｎｇａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，３ＤｗｅｌｄｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙｍｏｄｅｌｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓｉｍｐｏｒｔｅｄｉｎｒｏｂｏｔｓｔｕｄｉｏ．Ａｃｏｍｐｌｅｔｅｗｅｌｄｉｎｇｐａｔｈａｌｏｎｇｃｏｍｐｌｅｘｓｐａｃｅｃｕｒｖｅｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｗｅｌｄｉｎｇｒｏｂｏｔｓｔａｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐａｔｈｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｅｓｔｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｃｏｎｔａｉｎｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓａｎｄｐｒｏｇｒａｍｓｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｓａｓｗｅｌｌａｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｌｏａｄｔｏａｒｅａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆｗｏｒｋｓｈｏｐｗｅｌｄｉｎｇｒｏｂｏｔ．ＩｔｐｒｏｖｅｄＯｆｆ－ｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｒｅｄｕｃｅｌａｂｏｒｃｏｓｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｅｌｄｉｎｇ，ｒｏｂｏｔ，ｏｆｆ－ｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｒｏｂｏｔｓｔｕｄｉｏ
电子电路设计软件 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产，整个周期大概要10年。而美国是1年。为什么会有这样大的差距呢？因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音747到F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供，软件开发商是IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法，从大到小，从复杂到简单，甚至包括设计家具和作曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的（当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计）。 电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim 公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE（Personal-SPICE）。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。 ②multiSIM（EWB的最新版本）软件：是Interactive Image Technologies Ltd在20世纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM7，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent 示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行VHDL仿真和Verilog HDL仿真。 ③MATLAB产品族：它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生成和
实验名称：高频小信号放大器 系别：计算机系年级：2015 专业：电子信息工程 班级：学号： 姓名： 成绩： 任课教师： 2015年月日
实验一高频小信号放大器 一、实验目的 1、掌握小信号调谐放大器的基本工作原理； 2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算； 3、了解高频小信号放大器动态围的测试方法； 二、主要仪器设备 在计算机上用仿真软件模拟现实的效果, 通过采用仿真技术，虚拟构建一个直观、可视化的2D、3D 实验环境，从而达到对实验现象和实验结果的虚拟仿真以及对现实实验的操作，为处于不同时间、空间的实验者提供虚拟仿真的实验环境，使学习者仿佛置身其中，对仪器、设备、容等实验项目进行互动操作和练习。 二、实验原理 二、实验步骤
1、绘制电路 利用Mulisim软件绘制如图1-1所示的单调谐高频小信号实验电路。 图1－1 单调谐高频小信号实验电路 2、用示波器观察输入和输出波形； 输入波形：
输出波形： 3、利用软件中的波特测试仪观察通频带。
5．实验数据处理与分析 根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp ； s rad CL w p /936.210 58010 2001 16 12 =???= = -- 通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。 ,708.356uV V I = ,544.1mV V O = === 357 .0544 .10I O v V V A 4.325 4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v 相应的图，根据图粗略计算出通频带。 f 0(KHz ) 65 75 165 265 365 465 1065 1665 226 5 2865 3465 4065 U 0 (mv) 0.97 7 1.064 1.39 2 1.48 3 1.528 1.54 8 1.45 7 1.28 2 1.09 5 0479 0.84 0 0.74 7 A V 2.73 6 2.974 3.89 9 4.154 4.280 4.33 6 4.08 1 3.59 1 3.06 7 1.34 1 2.35 2 2.09 2 （5）在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形，体会该电路的选频作用。
第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算，以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1．系统： 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体，这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念，通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有：电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统：宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2．模型： 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究，将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3．系统仿真： 系统仿真，就是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础，以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究，首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型，可以采用分析法或数学解析法进行研究，但对于复杂的系统，则需要借助于仿真的方法来研究。 那么，什么是系统仿真呢？顾名思义，系统仿真就是模仿真实的事物，也就是用一个模型（包括物理模型和数学模型）来模仿真实的系统，对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真，它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型，并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真，又称计算机仿真。
摘要 射频设计的主要工作之一，就是使电路的某一部分与另一部分相匹配，在这两部分之间实现最大功率传输，这就需要在射频电路中加入阻抗变换器从而达到阻抗匹配的目的。本文介绍了一种中心频率为400MHz、频宽为40MHz的50～75欧姆T型阻抗变换器的设计与仿真过程。文中概述了射频阻抗变换器的种类、用途及发展。在分析了阻抗匹配理论基本知识的基础上，论述了射频阻抗变换器的设计过程，然后通过ADS软件进行设计和仿真,并对仿真结果进行了分析总结。 关键词:射频；阻抗匹配；阻抗圆图；VSWR（电压驻波比）；ADS 目录 摘要 (1) ABSTRACT................................................ 错误！未定义书签。第一章引言 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 射频阻抗变换电路的类型 (2) 1.3 射频阻抗变换器的用途 (2) 1.4射频阻抗变换器设计的发展 (3) 第二章基本原理 (3) 2.1 阻抗匹配 (3) 2.2 史密斯圆图 (4) 2.2.1 等反射圆 (4) 2.2.2 等电阻圆图和等电抗圆图 (5) 2.2.3 Smith圆图（阻抗圆图） (7) 2.3 电压驻波比 (8) 第三章 T型阻抗变换器的设计 (9) 3.1 T型阻抗变换器（R S ADPSS-LAB 电力电子、电力系统实时仿真方案 中国电力科学研究院 2012年10月 目录 1 系统综述- 0 - 2 系统组成- 0 - 3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题- 1 - 4 解决方法- 2 - 5 ADPSS-LAB实时仿真系统的功能- 7 - 电力电子系统实时仿真方案 1 系统综述 实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。ADPSS-LAB正是第三代数字实时仿真系统的代表产品。 ADPSS-LAB是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的电力电子、电力系统实时仿真系统。它既可以在普通PC机上进行离线仿真，也可通过并行计算机与实际的电力电子器件联接而进行实时在线仿真。与前两代仿真系统相比，ADPSS-LAB具有以下优势：1）既可以对电力电子、电力系统机电和电磁暂态分别进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混合系统进行实时仿真。 2）仿真精度高；ADPSS-LAB在实时仿真过程中采用32位双精度浮点数运算，其仿真的精度与公认的离线分析软件MATLAB的仿真精度相当。 3）良好的升级和扩充性；ADPSS-LAB由于直接采用商用的基于PC Cluster的连接方式，当仿真的系统规模增大时，只需增加CPU数目和增大内存容量即可，从系统的升级和扩展灵活性等方面有很好的发展前景。 2 系统组成 软件部分： 实时操作系统：QNX 建模软件：MATLAB/simulink，SimPowerSystem 电力电子、电力系统实时仿真包 电力电子模型库 硬件部分： 并行处理系统(12-core INTEL CPU) I/O接口模块 信号调理模块 3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题 1)建模的问题 仿真系统能够提供友好的图形用户界面，丰富的电力电子、电力系统元件库且模型精度满足仿真要求，同时还要允许用户方便的添加自己的模型。 2)仿真的实时性问题 电力电子、电力系统往往在一个小范围内包含了十几个到几十个器件，相应的模型求解过程中包含了大量的矩阵计算(如：矩阵相乘，矩阵求逆等运算)，如此大的计算量无法在给定的一个几十个微秒的仿真步长内由一个CPU结算出结果。因此，为了实现实时仿真的目标，必须将大的电力电子系统解耦成几个小的子系统，每个子系统分别运行在不同的CPU上，达到降低每个CPU的计算量，实现整个系统实时仿真的目的。 3)实时PWM信号的捕捉和产生问题 目录 第一章基本使用方法及数字电路仿真实验实验一基本门电路在脉冲电路中的应用 实验二555时基集成电路 实验三用Protel99SE对单稳态电路进行信号分析 实验四中规模集成组合电路 实验五典型触发器的功能和应用 实验六移位寄存器及应用 实验七计数译码及显示 实验八时序电路逻辑设计应用举例 实验九实用电路应用举例 第二章模拟电路仿真实验 实验一单管共射放大器 实验二两管负反馈放大器 实验三RC文氏桥振荡电路 实验四方波、三角波发生器 实验五共集－共基放大器 实验六多谐振荡器－互补输出－微分器－整流器－积分器实验七互补振荡器 实验八正弦波调制 实验九由运放构成的FSK电路 第一章基本使用方法及数字电路仿真实验 实验一：基本门电路在脉冲电路中的应用 一．实验目的 1．学习Protel99SE的基本操作，如：器件库的调用，元器件的摆放，属性的设定，连线。 2．结合基本门电路在脉冲电路中的应用，绘制出简单的原理图。 二．实验原理 与门(AND)、或门(OR)和非门(NOR)是三种最基本的门电路，它们是构成其他组合电路的基本单元。其电路逻辑符号如下： Y=A . B Y=A+B Y=/A 下面列举它们几个基本应用： 1．多谐振荡器： a．环形振荡器最简单的多谐振荡器是由奇数个反相器组成的环形振荡器。见图1-1。 图1-1 b．电容反馈多谐振荡器见图1-2。 图1-2 2．单稳态触发器 a．积分型单稳态触发器见图1-3。 图1-3 b．微分型单稳态触发器见图1-4。 图1-4 三．实验步骤及方法 下面我们以积分型单稳态触发器为例，详细介绍如何绘制原理图。 1．新建一个设计（实验1.SCH），进入设计原理图的SCH设计系统。 用菜单File/New新建一设计，命名，选择文件路径，然后进入Protel99SE的标准界面。（图1-5）左边的Explorer类似于windows的资源管理器。进入Documents 目录，用File/New命令，（或者直接点右键），系统弹出打开文件类型的对话框。我们选择SCH图标，即进入设计原理图的SCH设计系统，同时系统界面变为SCH的设计界面。（图1-6） 图1-5 用LC 元件设计L 型的阻抗匹配网络 一 设计要求： 用分立LC 设计一个L 型阻抗匹配网络，使阻抗为Z s =25-j*15 Ohm 的信号源与阻抗为Z L =100-j*25 Ohm 的负载匹配，频率为50Mhz 。（L 节匹配网络） 二 阻抗匹配的原理 用两个电抗元件设计L 型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种， 但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L 型的匹配网络有其局限性 在RF 理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching ）问题。阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。 根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即L L S S iX R iX R +=+。若电路为纯电阻电路则0==L S X X ， 即L S R R =。而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。当RL=Rs 时可获得最大输出功率,此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻,都不可能使负载获得最大功率,且两个电阻值偏差越大,输出功率越小. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。 为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称为电抗电路，其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。 L 型匹配网络通常不用于高频电路中，以及如果在窄带射频中选用了L 型匹配网络，也应该注意他的匹配禁区，在这个禁区中，无法在任意负载阻抗中和源阻抗之间实现预期的匹配，即应选择恰当的L 型匹配网络以避开其匹配禁区。 三 设计过程 1新建ADS 工程，新建原理图，在元件面板列表中选择“simulation S--param ”在原理图中 高频电子线路Matlab 仿真实验要求 1. 仿真题目 （1） 线性频谱搬移电路仿真 根据线性频谱搬移原理，仿真普通调幅波。 基本要求：载波频率为8kHz ，调制信号频率为400Hz ，调幅度为0.3；画出调制信号、载波信号、已调信号波形，以及对应的频谱图。 扩展要求1：根据你的学号更改相应参数和代码完成仿真上述仿真；载波频率改为学号的后5位，调制信号改为学号后3位，调幅度设为最后1位/10。（学号中为0的全部替换为1，例如学号2010101014，则载波为11114Hz ，调制信号频率为114，调幅度为0.4）。 扩展要求2：根据扩展要求1的条件，仿真设计相应滤波器，并获取DSB-SC 和SSB 的信号和频谱。 （2） 调频信号仿真 根据调频原理，仿真调频波。 基本要求：载波频率为30KHz ，调制信号为1KHz ，调频灵敏度32310f k π=??，仿真调制信号，瞬时角频率，瞬时相位偏移的波形。 扩展要求：调制信号改为1KHz 的方波，其它条件不变，完成上述仿真。 2. 说明 （1） 仿真的基本要求每位同学都要完成，并且记入实验基本成绩。 （2） 扩展要求可以选择完成。 1.0 >> ma = 0.3; >> omega_c = 2 * pi * 8000; >> omega = 2 * pi * 400; >> t = 0 : 5 / 400 / 1000 : 5 / 400; >> u_cm = 1; >> fc = cos(omega_c * t); >> fa = cos(omega * t); >> u_am = u_cm * (1 + fa).* fc; >> U_c =fft(fc,1024); >> U_o =fft(fa,1024); >> U_am =fft(u_am, 1024); >> figure(1); >> subplot(321);plot(t, fa, 'k');title('调制信号');grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]); >> subplot(323);plot(t, fc, 'k');title('高频载波');grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]); >> subplot(325);plot(t, u_am, 'k');title('已调信号');grid;axis([0 2/400 -3 3]); >> fs = 5000; >> w1 = (0:511)/512*(fs/2)/1000; >> subplot(322);plot(w1, abs([U_am(1:512)']),'k');title('调制信号频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]); >> subplot(324);plot(w1, abs([U_c(1:512)']),'k');title('高频载波频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]); >> subplot(326);plot(w1, abs([U_am(1:512)']),'k');title('已调信号频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]); 1.1 >> ma = 0.8; >> omega_c = 2 * pi * 11138; >> omega = 2 * pi * 138; >> t = 0 : 5 / 400 / 1000 : 5 / 400; >> u_cm = 1; >> fc = cos(omega_c * t); 电子电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产，整个周期大概要10年。而美国是1年。为什么会有这样大的差距呢？因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音747到 F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供，软件开发商是IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法，从大到小，从复杂到简单，甚至包括设计家具和作曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的（当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计）。 电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件， ADS软件学习及阻抗匹配电路的仿真设计 专业班级：电子信息科学与技术3班 姓名： 学号： 一、实验内容 用分立LC设计一个L型阻抗匹配网络，实现负载阻抗（30+j*40）(欧姆) 到50(欧姆)的匹配，频率为1GHz。 二、设计原理 阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态，它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。 要实现最大的功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗匹配，这不仅仅是为了减小功率损耗，还具有其他功能，如减小噪声干扰、提高功率容量和提高频率响应的线性度等。通常认为，匹配网络的用途就是实现阻抗变换，就是将给定的阻抗值变换成其他更合适的阻抗值。 基本阻抗匹配理论: ——（1） ——（2），由（1）与(2)可得：——（3） 当RL=Rs时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻，都不可能使负载获得最大功率，且两个电阻值偏差越大，输出功率越小。 广义阻抗匹配： 阻抗匹配概念可以推广到交流电路，当负载阻抗ZL与信号源阻抗Zs共轭时，即ZL=Zs，能够实现功率的最大传输，称作共轭匹配或广义阻抗匹配。 如果负载阻抗不满足共轭匹配条件，就要在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络N，将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭，实现阻抗匹配。 三设计过程 1、新建ADS工程，新建原理图。在元件面板列表中选择“Simulation S--param”,在原理图中放两个Term和一个S-Parameters控件，分别把Term1设置成Z=5Oohm,Term2 设置成Z=30+j*40ohm，双击S-Parameters控件，弹出设置对话框，分别把Start设置成10MHz,Stop设置成2GHz，Step-size设置成1MHz。 2、在原理图里加入Smith Chart Matching 控件，并设置相关的频率和输入输出阻抗等参数。 3、连接电路。 4、在原理图设计窗口，执行菜单命令tools->Smith Chart,弹出Smart Component，选择“Update SmartComponent from Smith Chart Utility”，单击“OK”。 5、设置Freq=0.05GHz，Z0=50ohm。单击DefineSource /load Network terminations 按钮，弹出“Network Terminations”对话框，设置源和负载阻抗，然后依次单击“Apply”和“OK”。 6、采用LC分立器件匹配。 7、单击“Build ADS Circuit”按钮，即可以生成相应的电路。 8、进行仿真，要求其显示S(1,1)和S(2,1)单位为dB的曲线。 dSpace控制系统实时仿真解决方案 c 利用MATLAB与Dspace开发平台，控制系统仿真平台的开发测试流程步骤如下： 被控对象的理论分析及数学描述 这是离线仿真的第一步，用线性或非线性方程建立控制系统数学模型，该方程应能用MATLAB的m-file格式或Simulink方框图方式表示，以便于用 MATLAB/Simulink进行动态分析。当部分被控对象难于用理论方法描述时，可以结合MATLAB的系统辨识工具箱和Simulink参数估计模型库来辅助进行系统建模。控制系统建模 当被控对象的模型搭建完毕之后，可以用MATLAB的控制系统工具箱等工具分析被控对象的响应特性，然后根据这些响应特性为其设计控制器。离线仿真与优化 模型建立之后，可以通过离线仿真查看控制系统的时域频域性能指标，通过对离线仿真结果的分析来优化控制系统仿真平台的算法或被控对象的模型，使系统的输出特性尽可能的好。当这一步完成之后，就要将离线仿真过渡到实时仿真了。 用真实的硬件接口关系代替Simulink中的逻辑联接关系 由于实时仿真中需要与硬件通讯，所以需要在Simulink方框图中，从RTI库用拖放指令指定实时测试所需的I/O(A/D转换器，增量编码器接口等)，并对I/O参数(如A/D电压范围等)进行设置。自动代码生成与下载 这是从离线仿真到实时仿真的关键，当用户用传统的方法进行开发的时候，从控制算法到代码实现需要手工编程，这一步会耗去很长时间，但当用户采用 MATLAB+dSPACE这一整体解决方案时，只需用鼠标选择RTW Build，就可以自动完成目标系统的实时C代码生成、编译、连接和下载。即使是复杂的大型控制系统该过程一般也只需几分钟左右。实验过程的全程自动化管理 用ControlDesk试验工具软件包与实时仿真系统进行交互操作，如调整参数，显示系统的状态，跟踪过程响应曲线等。通过实时测试可以确定系统的一些重要特性。与MATLAB结合进行参数优化 如果需要，利用MLIB/MTRACE从实时闭环系统获得数据，并将该数据回传给用于建模和设计的软件环境(如：MATLAB)，由MATLAB根据一定的算法计算下一步控制参数并通过MLIB/MTRACE将参数送给实时系统，实现参数的自动寻优过程。循环 基于OrCAD电路设计软件的高频电子线路仿真分析本文基于OrCAD／Pspice电子线路计算机辅助分析设计软件以实现高频电子线路的综合电路分析仿真为目的，针对回路使用的信号频率比较高，电路实现的功能多、结构复杂，造成OrCAD设计软件在仿真过程时运算量大，电路调试过程变得复杂、电路的元器件参量优化难度大，通过采用复杂电路的仿真调试关联优化的方法对变容二极管调频与功率放大及发射电路的仿真过程进行分析，仿真效果表明，采用关联优化方法能有效提高优化设计效率。 OrCAD／Pspice是个通用的电子线路计算机辅助分析设计软件，是电路计算机仿真程序中极为优秀的一款软件。具备强大的电路设计与仿真能力，能够方便地实现电子线路的直流分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析、灵敏度分析、傅里叶分析、谐波失真分析以及在不同温度下的电路性能分析，完成电子线路的元器件参量优化。提供了丰富的电子元器件模型，能实现各电路参量的测试、分折功能及器件库的构建功能。随着OrCAD／Pspice快速发展，实现各种功能时操作变得越为简化，受编程过程限制越少，且对电路的计算和仿真越为准确。在掌握电路原理的基础上，能方便地利用电子辅助仿真设计软件Pspice完成所需电路的设计分析和器件特性分析。笔者将对可变电容调频与功率放大及发射电路的仿真过程进行分析探讨。 1 OrCAD／Pspice在高频电子线路仿真中的优势作用 高频电子线路中的振荡电路、调幅电路、混频电路、调频电路、解调电路在生活中应用非常广泛，在设计和生产中，利用OrCAD／Pspi ce来辅助分析所需高频电路的各项功能和特性指标，能方便实现高频电子线路各种设计需要。而且应用OrCAD／layout phus能快速 目录 第一章概述 用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统电路。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。数字电路主要研究对象是电路的输出与输入之间的逻辑关系，因而在数字电路中不能采用模拟电路的分析方法，例如，小信号模型分析法。由于数字电路中的器件主要工作在开关状态，因而采用的分析工具主要是逻辑代数，用功能表、真值表、逻辑表达式、波形图等来表达电路的主要功能。 作为信息技术和电子技术的一个重要分支，EDA工具正在发挥着极大的作用，成为学习和应用现代电子技术的重要内容。Multism是目前国际上流行的EDA软件工具之一，它提供了十分灵活的电子线路仿真研究方 法既可用于电路进行理想情况的仿真研究，又能用于设定条件下的仿真研究。 第二章 Multism仿真电路 2.1数字钟电路的设计 2.1.1设计内容 设计两个60进制计数器进行“秒”和“分”的计数，一个24进制计数器进行“时”的计数。 2.1.2设计思想 任意一款数字电子钟，都要有一个能产生稳定高频脉冲信号的振荡器，它产生的高频脉冲信号可以作为数字钟的时间基准。但它产生的高频脉冲信号要经过分频器多次分频，才能得到和输出标准秒秒冲，标准秒脉冲供给电子钟进行秒计时，秒计数器满60后向分计数器进位，分计数器满60后向小时计数器进位，小时计数器可按照24进制计数，最终计数器的输出经译码器送显示器显示。所以设计时首先用2片74ls160实现秒的设计，它为六十进制 , 即显示 00 —59 秒，它的个位为十进制，十位为六进制。对于个位而言，当信号从0000 —1001时采用反馈清0法进行清0，同时向十位产生一个进位。与此同时，当 十位从0000—0101时，也采用反馈清零法清0，然后重新开始下一循环。分的 设计同秒相同，通过级联（用与非门的输出结果控制分的时钟信号）实现秒向 分的进位。小时的设计为二十四进制计数器 ,显示为 00—23, 个位仍为十进 制，但当十进位计到 2,而个位计到4时清零，就为二十四进制了，也同样通过 级联(同秒向分的进位)实现分向时的进位。 一个功能比较完整的数字电子钟系统组成框图如图2.1.1所示。 图2.1.1 2.1.3设计过程 （a）60进制计数 秒计数器由秒个位计数器和秒十位计数器组成。十进制计数用反馈归零法 设计，用 74ls90( 二—五—十进制计数器)来设计。六十进制计数的反馈方法 是当 CP 输入第六个脉冲时，输出状态“Q3Q2QlQ0=0110”，取出Q2Ql送到计数 高频电子线路课程设计 题目：基于Multisim的高频电子线路设计与仿真 中文摘要 本接收系统，以模拟乘法器为核心，接收部分由本机振荡，混频电路，晶体振荡电路，小信号放大，鉴频电路等模块组成。在设计过程中，采用模块化的设计方法，并使用了EDA 工具软件，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取，提高了设计效率。方案的优点是电路简单、器件易得、大大提高了电路的可行性。 关键词: 调频接收机；鉴频电路；仿真 目录 第一章概述 (1) 第二章窄带调频接收机原理介绍 (2) 2.1 接收系统原理框图 (2) 2.2 高频小信号放大电路 (3) 2.3 混频电路 (3) 2.4 晶体振荡器电路 (4) 2.5 鉴频电路 (4) 第三章设计要求 (5) 3.1 目的及意义 (5) 3.2主要技术指标和要求 (6) 3.3 内容和要求 (6) 第四章开发平台简介 (8) 第五章详细设计及仿真 (10) 5.1 高频小信号放大器电路设计及仿真 (10) 5.2 混频电路设计及仿真 (11) 5.3 晶体振荡电路设计及仿真 (12) 5.4 鉴频电路设计及仿真 (12) 总结 (16) 参考文献 (17) 第一章概述 随着社会经济的迅速发展和科学技术的全面进步，计算机事业的飞速发展，以计算机与通信技术为基础的信息系统正处于蓬勃发展的时期。随着经济文化水平的显著提高，人们对生活质量及工作软件的要求也越来越高。在当今电子设计领域，EDA设计和仿真是一个十分重要的设计环节。在众多的EDA设计和仿真软件中，EWB软件以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。EWB软件及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。 EWB（电子工作平台）软件，最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB软件的一大特色。它采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。EWB软件所包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。 本次课程设计主要是利用EWB软件来设计和仿真信号调频接收机系统电路。 运算放大器参数的基本仿真方法示例（2nd edition） 刘泰源，LTC1733 GROUP ROOM 237，SOC DESIGN CENTRE 目的：仿真一个两级的运放，熟悉模拟电路仿真软件的使用。 采用软件：workview ,hspice 2005.03 工艺库的说明：采用韩国MagnaChip 0.5umCMOS工艺库 对所采用电路描述：首先在workview中生成一个两级的运算放大器，并导出网表，第一级是差分的输入放大器，其作用是放大差模信号，抑制共模信号，第二级是一个共源放大器，提供更大的增益。在第一级里，m1、m2为差动输入管，m5提供由基准电压产生的偏置电流，m3、m4两管是一对电流镜，保证m3,m4两管为两个输入端提供相等的电流。第二级m8是负载管，m7是倒相器的输入管。 主要仿真的运算放大器特性： 增益，增益带宽，建立时间，摆率，ICMR，CMRR，PSRR，输出摆幅，失调电压 运放电路结构图： 图1运放电路 静态工作点的调节在整个模拟电路的设计中是非常重要的，因为不同功能的模块对器件的工作状态有不同的要求，在电路设计初期确定下的管子的工作状态就在这个阶段与以实现。实现的语句在hspice里面是.op语句。这个语句会在仿真生成的.lis文件里面形成一个关于管子工作状态的理解，查找.lis文件中的region关键字，就能找到各个管子工作点的列表。 静态工作点的调节： 采用的方法，先设计第一级的的工作点，再设计第二级的工作点。 第一级工作点设计要求五个管子都工作在饱和区，并且保证电路的对称，在vcc，in1,in2和bias上要加上适当的偏置电压。我设定的bias为 1.5v，in1=in2=2.5v，这个时候要注意调节各管子的宽长比使管子达到饱和，如果m3,m4是线形区，则应该调节减小m3,m4的宽长比，同时通过增加m5的宽长比增大偏置电流，如果m5处于线形区，则应该采取与上面所说的相反的方法，如果输入管处于线形区，要考虑输入的偏置电压是否合适，同时折中上面的调节方法。 在调整第一级进入管子都饱和后，加上第二级一起调整，目的是使两级的管子都进入饱和区，这里遇到的一个问题，就是第二级的两个管子很难同时到达饱和区，发现问题在于m3,m4管的vds太小，使第二级的m7管只能在线形区，减小m3,m4的宽长比和调节m5的偏置电流后，可以使两管都饱和。 在整个过程中，都需要保持偏置管和电流镜对管的对称性。 NOTE：（上述调节过程仅是一个参考，实际电路中BIAS电流不可能这么精确，所以，在实际情况中，调试电路的中的偏置电压更多的由实际偏置电路提供。） 1．开环增益： 1）输入差模信号，调节使各晶体管的工作点都处在饱和区，在输入端in1加入交流信号，in2加上偏置信号。 2）输入激励： vcc vcc 0 5 vbias bias 0 1.2 vin1 in1 0 2.5 vin2 in2 0 2.5 ac 1 基于MATLAB的数字模拟仿真 摘要：本文阐述了计算机模拟仿真在解决实际问题时的重要性，并较为系统的介绍了使用计算机仿真的原理及方法。对于计算机模拟仿真的三大类方法：蒙特卡罗法、连续系统模拟和离散事件系统模拟，在本文中均给出了与之对应的实例及基于MATLAB模拟仿真的相关程序，并通过实例深入的分析了计算机模拟解决实际问题的优势及不足。 关键词：计算机模拟；仿真原理；数学模型；蒙特卡罗法；连续系统模拟；离散事件系统模拟 在实际问题中，我们通常会面对一些带随机因素的复杂系统，用分析方法建模常常需要作许多简化假设，这样进行处理过后的模型与我们面临的实际问题可能相差很远，以致求解得到答案根本无法应用，这时，计算机模拟几乎成为唯一的选择。本文通过对计算机模拟仿真进行系统地介绍，寻求利用模拟仿真来解决问题的一般方法，并深入探讨了这些方法的长处和不足。我们定义一些具有特定的功能、相互之间以一定的规律联系的对象所组成的总体为一个系统，模拟就是利用物理的、数学的模型以系统为问题解决对象，来类比、模仿现实系统及其演变过程，以寻求过程规律的一种方法。模拟的基本思想是建立一个实验的模型，这个模型包含所研究系统的主要特点，这样做的目的就是通过对这个实验模型的运行，获得所要研究系统的必要信息。另外，系统的运行离不开算法，仿真算法是将系统模型转换成仿真模型的一类算法，在数字仿真模型中起核心和关键作用。 1、所谓计算机仿真 计算机仿真是利用计算机对一个实际系统的结构和行为进行动态演示，以评价或预测该系统的行为效果。它是解决较复杂的实际问题的一条有效途径。针对一个确定的系统，根据运行的相似原理，利用计算机来逼真模仿研究对象（研究对象可以是真实的系统，也可以是设想中的系统），计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机中运行实现。 对比于物理模拟通常花费较大、周期较长，且在物理模型上改变系统结构和系数都较困难的诸多缺陷，计算机模拟不怕破坏、易修改、可重用，有更强的系统适应能力。但是计算机模拟也有缺陷，比如受限于系统建模技术，即系统数学模型不易建立、程序调试复杂等。 计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程中，包括方案论证、技术指标确定、设计分析、生产制造、试验测试、维护训练、故障处理等各个阶段。 2、计算机仿真的目的 对于一个系统，是否选择进行计算机模拟的问题，基于判断计算机模拟与非计算机模拟方法孰优孰劣的问题。归纳以下运用计算机模拟的情况： （1）在一个实际系统还没有建立起来之前，要对系统的行为或结果进行分析研究时，计算机仿真是一种行之有效的方法。 （2）在有些真实系统上做实验会影响系统的正常运行，这时进行计算机模拟就是为了避免给实际系统带来不必要的损失。如在生产中任意改变工艺参数可能会导致废品，在经济活动中随意将一个决策付诸行动可能会引起经济混乱。 （3）当人是系统的一部分时，他的行为往往会影响实验的效果，这时运用系统进行仿真研究，就是为了排除人的主观因素的影响。 实验一 匹配电路的设计与仿真 一、实验目的 1、掌握阻抗匹配、共轭匹配的原理 2、掌握集总元件L 型阻抗抗匹配网络的匹配机理 3、掌握并(串)联单支节调配器、λ/4阻抗变换器匹配机理 4、了解ADS 软件的主要功能特点 5、掌握Smith 原图的构成及在阻抗匹配中的应用 6、了解微带线的基本结构 二、实验原理 1、基本阻抗匹配理论 ， 信号源的输出功率取决于Us 、Rs 和RL 。在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比k 。当RL=Rs 时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻，都不可能使负载获得最大功率，且两个电阻值偏差越大，输出功率越小。 2、共轭匹配： 当 ，源输出功率最大，称作共轭匹配。 若 ，需在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络 ，将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭。 L L s s L o R R R U R I P 2 22 ) (+==s s i s L R U P kR R 2,==i o P k k P 2)1(+ =* g L Z Z =* g L Z Z ≠ 3、阻抗匹配： ①λ/4阻抗变换器 ②并(串)联单支节调配器 调配原理：y(左)=1=y(右)+jb ，y(右)=1-jb 调配过程： a). yL 于A点 b)等ρ圆顺时针旋转与g=1 的圆交于B点，旋转长度为d（接入点的位置） c)B点的虚部为jb，并联支节的电纳为-jb，则匹配 d)–jb于E点，则支线电长度为l（短路线） 三、实验内容 1、设计L型阻抗匹配网络，使Zs=(25－j*25) Ohm信号源与ZL=(100－j*25) Ohm 的负载匹配，频率为500MHz。 2、设计微带单枝节短截线匹配网络，使ZS=(55－j*40) Ohm信号源与ZL=(30+j*50) Ohm的负载匹配，频中心频率为1.5GHz 四、实验步骤 I、L型匹配网络 1、打开ADS 2、新建一个工程，长度单位选毫米 3、选“No help needed”，然后单击“finish” 4、在元件库列表中选择“Simulating-S Param”，单击 SP和 Term 放入两个Term和一个SP控件 5、双击Term1，Term2端口，弹出对话框改变参数 6、双击S-Paraemters控件，弹出对话框改变参数 7、选择元件库“Smith Chart Matching”，单击在原理图中添加“DA_SmithChart实时仿真系统介绍
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