北郵微波仿真試驗報告x

1、Important & Selected Documents微波仿真課（ 3 ）FR4 基片：介電常數(shù)為 4.4, 厚度為 1.6mm ，損耗角正切為 0.02第三次課作業(yè)Momentum1 在 FR4 基板上分別仿真四分之一波長開路線， 四分之一波長短路線， 二 分之一波長開路線和二分之一波長短路線，中心工作頻率為 1GHz ，并與 Schematic 仿真結(jié)果比較。仿真的頻率 :0-3GHz.1）/4 微帶傳輸線短路仿真1.1 ）通過 linecalc 計算出 /4 電長度，特征阻抗 50 歐微帶線參數(shù)1.2）將微帶線置于原理圖中1.3）將微帶線置于版圖中，通過打孔以實現(xiàn)接地，實現(xiàn)短路1.

2、4 ）/4 短路仿真結(jié)果分析1.5）原理圖仿真結(jié)果1.6）仿真結(jié)果分析對于 1Ghz 中心工作頻率的 /4 微帶線， 2Ghz 對應(yīng) /2 電長度，相當(dāng) 于阻抗還原， 即為短路點，而 3Ghz 相當(dāng)于阻抗倒置， 相當(dāng)于由短路點倒 置為開路點。 2Ghz 為一個周期，所以仿真頻率為 0 到 3Ghz ，在頻譜特 性圖中將能看到一個半周期循環(huán)， 而由于微帶線存在損耗， 所以在史密斯 原圖中觀察反射系數(shù)， 將能看到約一個半周期的螺旋線， 頻率越大， 損耗Important & Selected DocumentsImportant & Selected Documents越大，反射系數(shù)模值越小。將

3、schematic 中仿真所得結(jié)果與 Momentum 中仿真所得結(jié)果進行比 較， 發(fā)現(xiàn) 藍線 與紅 線幾 乎是重 合 的,僅存在很 小的誤差， 是因為用 Momentum 仿真在繪制 FR4 基板時會偶爾有小的誤差出現(xiàn)。2 ）/4 微帶傳輸線開路仿真2.1 ）通過 linecalc 計算出 /4 電長度，特征阻抗 50 歐微帶線參數(shù)2.2）將微帶線置于原理圖中2.3）將微帶線置于版圖中，實現(xiàn)開路2.4 ）/4 開路仿真結(jié)果分析2.5）原理圖仿真結(jié)果2.6）仿真結(jié)果分析對于 1Ghz 中心工作頻率的 /4 微帶線， 2Ghz 對應(yīng) /2 電長度，相當(dāng) 于阻抗還原， 即為開路點，而 3Ghz 相

4、當(dāng)于阻抗倒置， 相當(dāng)于由開路點倒 置為短路點。 2Ghz 為一個周期，所以仿真頻率為 0 到 3Ghz ，在頻譜特 性圖中將能看到一個半周期循環(huán)， 而由于微帶線存在損耗， 所以在史密斯 原圖中觀察反射系數(shù)， 將能看到約一個半周期的螺旋線， 頻率越大， 損耗 越大，反射系數(shù)模值越小。將 schematic 中仿真所得結(jié)果與 Momentum 中仿真所得結(jié)果進行比較， 發(fā)現(xiàn)藍線與紅線幾乎是重合的 ,僅存在很小的誤差， 是因為用 MomentumImportant & Selected DocumentsImportant & Selected Documents仿真在繪制 FR4 基板時會偶爾有小

5、的誤差出現(xiàn)。3）/2 電長度短路仿真3.1 ）通過 linecalc 計算出特征阻抗為 50 歐，電長度為/2 的微帶線參數(shù)。3.2 ）將其置于 schematic 中。3.3 ）將其置于 momentum 文件中（打孔接地實現(xiàn)短路）3.4 ）momentum 仿真結(jié)果3.5）原理圖仿真結(jié)果3.6）仿真結(jié)果分析對于 1Ghz 中心工作頻率的 /2 微帶線， 1Ghz 對應(yīng) /2 電長度，相當(dāng) 于一個周期，而 3Ghz 相當(dāng)于 3 個周期，相當(dāng)于此時阻抗還原為短路點， 而仿真頻率為 0 到 3Ghz ，在頻譜特性圖中將能看到三個周期循環(huán)，而由 于微帶線存在損耗， 所以在史密斯原圖中觀察反射系數(shù)，

6、 將能看到約三個 周期的螺旋線，頻率越大，損耗越大，反射系數(shù)模值越小。將 schematic 中仿真所得結(jié)果與 Momentum 中仿真所得結(jié)果進行比 較， 發(fā)現(xiàn) 藍線 與紅 線幾 乎是重 合的,僅存在 很小的誤差 ，是因 為用 Momentum 仿真在繪制 FR4 基板時會偶爾有小的誤差出現(xiàn)。4）/2 電長度開路仿真4.1 ）通過 linecalc 計算出特征阻抗為 50 歐，電長度為/2 的微帶線參數(shù)。Important & Selected DocumentsImportant & Selected Documents4.2）將微帶線置于原理圖中，并設(shè)置為開路，設(shè)置仿真頻率4.3）將微帶

7、線置于版圖中4.4 ）momentum 仿真結(jié)果4.5 ）schematic 仿真結(jié)果分析4.6）仿真結(jié)果分析對于 1Ghz 中心工作頻率的 /2 微帶線， 1Ghz 對應(yīng) /2 電長度，相當(dāng) 于一個周期，而 3Ghz 相當(dāng)于 3 個周期，相當(dāng)于此時阻抗還原為開路點， 而仿真頻率為 0 到 3Ghz ，在頻譜特性圖中將能看到三個周期循環(huán)，而由 于微帶線存在損耗， 所以在史密斯原圖中觀察反射系數(shù)， 將能看到約三個 周期的螺旋線，頻率越大，損耗越大，反射系數(shù)模值越小。將 schematic 中仿真所得結(jié)果與 Momentum 中仿真所得結(jié)果進行比 較， 發(fā)現(xiàn) 藍線 與紅 線幾 乎是重 合 的,僅存

8、在很 小的誤差， 是因為用 Momentum 仿真在繪制 FR4 基板時會偶爾有小的誤差出現(xiàn)。2 針對第 1 題，改變仿真的頻率為 :0-40GHz ，觀察上述傳輸線的性能變 化并分析原因1）/4 短路仿真（改變仿真頻率）2）/4 開路仿真（改變仿真頻率）3）/2 短路仿真（改變仿真頻率）Important & Selected DocumentsImportant & Selected Documents4）/2 開路仿真（改變仿真頻率）5）分析與上一題相比， 由于仿真頻率范圍的增大， 仿真結(jié)果更加精確， 但同時也 產(chǎn)生較多的失真。對于 /2 微帶線來說， 0 到 40Ghz 約為 40 個

9、周期，對于 /2 微帶線來說，約為 20 個周期，且隨著頻率增大， 波長減小，電長度增大， 由于材料不是理想傳輸線，所以損耗隨頻率增大，即反射系數(shù)的模值隨頻率 增大而減小。3 在 Momentum 里，仿真一個大小為 40mmG45mm 端接 3mmG1mm 的負載（頻率 :0.5-2.5GHz ），結(jié)構(gòu)如下：求出 f=1.6GHz 的阻抗值，并在該頻率下針對該負載分別設(shè)計并聯(lián)開路單枝 節(jié)和并聯(lián)短路單枝節(jié)匹配到 50 （如果中心頻率出現(xiàn)偏移，試看能否通過調(diào) 整傳輸線尺寸，將其性能調(diào)回 1.6GHz ），觀察仿真結(jié)果，分析帶寬性能。1）按設(shè)計要求在 momentum 面板中放置微帶線2）mome

10、ntum 仿真結(jié)果3）單點仿真求出 1.6GHZ 處的阻抗4）利用史密斯原圖實現(xiàn)并聯(lián)單支節(jié)匹配5）通過 linecalc 工具計算微帶線參數(shù)，在版圖中實現(xiàn)并聯(lián)單支節(jié)匹配（通過三Important & Selected DocumentsImportant & Selected Documents端口器件進行連接，在輸入端口處接一段微帶線以減小誤差）6）仿真結(jié)果分析分析：由s11幅頻特性曲線可以看出，在頻率為 1.6Ghz 處，回波損耗最小，也 即在該頻率點處負載最匹配， 實現(xiàn)反射系數(shù)接近為 0 ，由此可見實現(xiàn)單支節(jié)并聯(lián) 匹配。在史密斯圓圖中也可以看出在頻率為 1.6Ghz 處，反射系數(shù)靠近原點，即 反射系數(shù)模值接近為 0 ，且輸入阻抗接近為 1，即實現(xiàn)負載匹配。但由于微帶線 存在一定損耗，所以并沒有理想傳輸線的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。4 用 3 題中的負載，在掃描的頻率范圍內(nèi)，找出虛部為 0 的頻率點，并在 該頻率點用四分之一阻抗變換器實現(xiàn)匹配，并觀察和分析仿真結(jié)果。1）通過史密斯原圖實現(xiàn) /4 阻抗匹配2）通過 linecalc 計算出微帶傳輸線的參數(shù)，在版圖中實現(xiàn) /4 阻抗匹配3）仿真結(jié)果及分析4）分析：由s11幅頻特性曲線可以看出，在頻率為 1.6Ghz處，回波損耗最小， 也即