微带传输线微带电容微带电感设计

微波电路ADS仿真周亮12111043微带传输线设计几种方法：（1）经验公式法（2）手动设置法（3）计算法，需要ADS的计算控件（4）优化法经验计算方法200e01-rr2e001=601++Ln+2h2h1=601+[2(2h2h1+-110h++228h=60n+h4h120=hZWWZWWLnehWWZLWZW微带线的特性阻抗计算方法：（Wh）（1）这个公式近似度差些，若要求稍微更精确些的计算，可采用下列的计算公式:（Wh）+0.94）]（1）或者使用另一组计算公式：（），W6hhh+2.42-0.44+-WW，W（1）Matlab编程本设计中使用=2.3的介质，那么对于不同的W/h，使用matlab编程计算：disp('微带线阻抗计算')er=2.3;wh=1:0.1:10ee=(1+er)/2+(er-1)/2*(1+10*(1./wh)).^(-0.5);z0=120*pi./(wh+2.44-0.44./wh+(1-1./wh).^6)z1=60*pi*pi*sqrt(1./ee)./(1+pi*wh+log(1+pi/2.*wh))subplot(1,2,1)plot(wh,z0)subplot(1,2,2)plot(wh,z1)最终得到WH比为1.95Matlab计算结果Matlab计算结果Matlab计算结果Matlab计算结果ADS建模仿真•新建工程，选择【File】→【NewProject】，系统出现新建工程对话框。在name栏中输入工程:microstrip，并在ProjectTechnologyFiles栏中选择ADSStandard：Lengthunit——millimet，默认单位为mm。单击OK，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。•在原理图设计窗口中选择TLines-Microstrip元件面板列表,并选择MSUB，按照如图所示的方式连接起来。•在原理图设计窗口中选择S参数仿真工具栏，Simulation-S_Param。选择Term放置在微带线两边，用来定义端口1和2，并放置两个地，连接好电路。选择S参数扫描控件放置在原理图中，并设置扫描的频率范围和步长。双击S参数仿真控制器，参数设置如下。Start=0GHz，表示频率扫描的起始频率为0GHz。Stop=5GHz，表示频率扫描的终止频率为5GHz。Step=0.01GHz，表示频率扫描的频率间隔为0.01GHz。ADS建模仿真设置控件MSUB微带线参数copper：relativepermittivity：1relativepermeability：0.999991conductivity：58000000siemens/mmassdensity：8933H=1mm，微带线基板厚度为1mmEr=2.3，微带线基板的相对介电常数为2.3Mur=1，微带线基板的相对磁导率为1Cond=58000000，微带线导体的电导率为58000000Hu=1.0e+0.33mm,表示微带线的封装高度T=0.05mm，微带线的导体层厚度为0.05mm（50um）TanD=0.0003，微带线的损耗角tan=0.0003Rough=0mm，微带线表面粗糙度为0mmADS建模仿真MUSBMUSBMLINADS建模仿真ADS建模仿真手动设置法•手动微调微带传输线的W，当WH=2.96时，S11-40dB，可以求出反射系数为0.01，反射能量为万分之一，满足设计要求。计算法•微带线计算控件：选择【Tools】→【LineCalc】→【StartLineCalc】工具来分析综合微带线的特性阻抗。在SubstrateParameters栏中填入与MSUB相同的微带线参数。在ComponentParameters栏中填入中心频率。Physical栏中的W和L分别表示微带线的宽和长。Electrical栏中的Z0和E_Eff分别表示微带线的特性阻抗和相位延迟，点击Synthesize和Analyze栏，可以进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算。计算结果综合10Ghz频段综合4Ghz频段使用计算参数仿真结果优化法•单击工具栏上的VAR图标，把变量控件VAR放置在原理图上，双击该图标弹出变量设置窗口，依次添加各变量。•在Name栏中填变量名称，VariableValue栏中填变量的初值，点击Add添加变量，然后单击Tune/Opt/Stat/DOESetup按钮设置变量的取值范围，其中的Enabled/Disabled表示该变量是否能被优化，MinimumValue表示可优化的最小值MaximumValue表示可优化的最大值。•在原理图设计窗口中选择优化面板列表optim/stat/Yield/DOE,在列表中选择优化控件optim，双击该控件设置优化方法和优化次数，常用的优化方法有Random(随机)、Gradient(梯度)等。随机法通常用于大范围搜索，梯度法则用于局部收敛。•在优化面板列表中选择优化目标控件Goal放置在原理图中，双击该控件设置其参数。Expr是优化目标名称，dB(S(1,2))SimlnstanceName是仿真控件名称，这里选择SP1。Min和Max是优化目标的最小与最大值。Weight是指优化目标的权重。RangeVar[1]是优化目标所依赖的变量，这里为频率freq。RangeMin[1]和RangeMax[1]是上述变量的变化范围。优化法结果介电常数1.3介电常数2.3介电常数3.3导带线宽2mm导带线宽3mm导带线宽4mm介质高度1mm介质高度1.5mm介质高度2mm理想电容理想电容仿真结果理想电容仿真结果微带传输线电容砷化镓介电常数为13.1Aluminum：relativepermittivity：1relativepermeability：1.000021conductivity：38000000siemens/mmassdensity：2689o9012max31=2210/22101/()37.8100.0378UZIjCUjCIfradsCpffUVmimagi看出电流的相位为90，当电容和电压峰值大小固定时，电流与频率呈正比例关系（线性增加）。仿真结果表明，电流虚部为0.0377，与计算结果相同。微带传输线电容微带传输线电容微带交指电容微带交指电容微带交指电容优化结果W=13.98mil（指宽）W=23.98mil（指宽）G=2.59mil（指间横向缝隙）G=5.59mil（指间横向缝隙）微带交指电容参数imagijrIQUWGGeLWtWf变量（）C=real(i)理想电感理想电感理想电感微带电感桥砷化镓介电常数为13.1Aluminum：relativepermittivity：1relativepermeability：1.000021conductivity：38000000siemens/mmassdensity：2689o909max3=2210/55101/()10.6100.0106UUZjLIjILfradsLnffUVmimagi看出电流的相位为90，当电感和电压峰值大小固定时，电流与频率呈反比例关系。仿真结果表明，电流虚部为0.0106，与计算结果相同。微带电感桥微带电感桥微带电感桥N=2N=3L1=0.519mmL1=1.019mmL2=0.420mmL2=0.920mmW=0.01mmW=0.02mmS=0.01mmS=0.02mm微带电感桥参数imagij12UINLLW变量（）L=S