微帶傳輸線微帶電容微帶電感設(shè)計(jì)

1、微波電路ADS仿真周亮12111043微帶傳輸線設(shè)計(jì)幾種方法：（1）經(jīng)驗(yàn)公式法（2）手動(dòng)設(shè)置法（3）計(jì)算法，需要ADS的計(jì)算控件（4）優(yōu)化法經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法200e01-rr2e001=601+Ln+2h2h1=601+2(2h2h1+-110h+228h=60 n+h4h120=hZWWZWWLnehWWZLWZW 微帶線的特性阻抗計(jì)算方法：（Wh）（1）這個(gè)公式近似度差些，若要求稍微更精確些的計(jì)算，可采用下列的計(jì)算公式:（Wh）+0.94）（1）或者使用另一組計(jì)算公式：（），W6hhh+2.42-0.44+-WW，W（1）Matlab編程 本設(shè)計(jì)中使用=2.3的介質(zhì)，那么對(duì)于不同的W/h，使用

2、matlab編程計(jì)算：disp(微帶線阻抗計(jì)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)最終得到WH比為1.95Matlab計(jì)算結(jié)果Matlab計(jì)算結(jié)果Matlab計(jì)算結(jié)果Matlab計(jì)算結(jié)果ADS建模仿真新建工程，選擇【File】【New

3、 Project】，系統(tǒng)出現(xiàn)新建工程對(duì)話框。在name欄中輸入工程:microstrip，并在Project Technology Files欄中選擇ADS Standard：Length unitmillimet，默認(rèn)單位為mm。單擊OK，完成新建工程，此時(shí)原理圖設(shè)計(jì)窗口會(huì)自動(dòng)打開。在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇TLines-Microstrip元件面板列表,并選擇MSUB，按照如圖所示的方式連接起來(lái)。在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇S參數(shù)仿真工具欄，Simulation-S_Param。選擇Term放置在微帶線兩邊，用來(lái)定義端口1和2，并放置兩個(gè)地，連接好電路。 選擇S參數(shù)掃描控件放置在原理圖中，并設(shè)置掃描

4、的頻率范圍和步長(zhǎng)。雙擊S參數(shù)仿真控制器，參數(shù)設(shè)置如下。 Start=0 GHz，表示頻率掃描的起始頻率為0 GHz。 Stop=5 GHz，表示頻率掃描的終止頻率為5 GHz。 Step=0.01 GHz，表示頻率掃描的頻率間隔為0.01 GHz。 ADS建模仿真設(shè)置控件MSUB微帶線參數(shù) copper：relative permittivity：1relative permeability：0.999991conductivity：58000000 siemens/mmass density：8933 H=1mm，微帶線基板厚度為1mmEr=2.3，微帶線基板的相對(duì)介電常數(shù)為2.3Mur=1

5、，微帶線基板的相對(duì)磁導(dǎo)率為1Cond=58000000，微帶線導(dǎo)體的電導(dǎo)率為58000000Hu=1.0e+0.33mm,表示微帶線的封裝高度T=0.05mm，微帶線的導(dǎo)體層厚度為0.05mm（50um）TanD=0.0003，微帶線的損耗角tan=0.0003Rough=0mm，微帶線表面粗糙度為0mmADS建模仿真MUSBMUSBMLINADS建模仿真ADS建模仿真手動(dòng)設(shè)置法手動(dòng)微調(diào)微帶傳輸線的W，當(dāng)WH=2.96時(shí)，S11-40dB，可以求出反射系數(shù)為0.01，反射能量為萬(wàn)分之一，滿足設(shè)計(jì)要求。計(jì)算法微帶線計(jì)算控件：選擇【Tools】【LineCalc】【Start LineCalc】工

6、具來(lái)分析綜合微帶線的特性阻抗。在Substrate Parameters欄中填入與MSUB相同的微帶線參數(shù)。在Component Parameters欄中填入中心頻率。Physical欄中的W和L分別表示微帶線的寬和長(zhǎng)。Electrical欄中的Z0和E_Eff分別表示微帶線的特性阻抗和相位延遲，點(diǎn)擊Synthesize和Analyze欄，可以進(jìn)行W、L與Z0、E_Eff間的相互換算。計(jì)算結(jié)果綜合10Ghz頻段綜合4Ghz頻段使用計(jì)算參數(shù)仿真結(jié)果優(yōu)化法單擊工具欄上的VAR 圖標(biāo)，把變量控件VAR放置在原理圖上，雙擊該圖標(biāo)彈出變量設(shè)置窗口，依次添加各變量。在Name欄中填變量名稱，Variabl

7、e Value欄中填變量的初值，點(diǎn)擊Add添加變量，然后單擊Tune/Opt/Stat/DOE Setup按鈕設(shè)置變量的取值范圍，其中的Enabled/Disabled表示該變量是否能被優(yōu)化，Minimum Value表示可優(yōu)化的最小值Maximum Value表示可優(yōu)化的最大值。在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇優(yōu)化面板列表optim/stat/Yield/DOE,在列表中選擇優(yōu)化控件optim，雙擊該控件設(shè)置優(yōu)化方法和優(yōu)化次數(shù)，常用的優(yōu)化方法有Random(隨機(jī))、Gradient(梯度)等。隨機(jī)法通常用于大范圍搜索，梯度法則用于局部收斂。在優(yōu)化面板列表中選擇優(yōu)化目標(biāo)控件Goal放置在原理圖中，雙擊該

8、控件設(shè)置其參數(shù)。 Expr是優(yōu)化目標(biāo)名稱，dB(S(1,2) SimlnstanceName是仿真控件名稱，這里選擇SP1。Min和Max是優(yōu)化目標(biāo)的最小與最大值。 Weight是指優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)重。 RangeVar1是優(yōu)化目標(biāo)所依賴的變量，這里為頻率freq。 RangeMin1和RangeMax1是上述變量的變化范圍。 優(yōu)化法結(jié)果介電常數(shù)1.3介電常數(shù)2.3介電常數(shù)3.3導(dǎo)帶線寬2mm導(dǎo)帶線寬3mm導(dǎo)帶線寬4mm介質(zhì)高度1mm介質(zhì)高度1.5mm介質(zhì)高度2mm理想電容理想電容仿真結(jié)果理想電容仿真結(jié)果微帶傳輸線電容砷化鎵 介電常數(shù)為13.1Aluminum：relative permittiv

9、ity：1relative permeability：1.000021conductivity：38000000 siemens/mmass density：2689o9012max31=2210/22 101/( )37.8 100.0378UZIj CUj CIfrad sCpffUVmimag i 看出電流的相位為90 ，當(dāng)電容和電壓峰值大小固定時(shí)，電流與頻率呈正比例關(guān)系（線性增加）。仿真結(jié)果表明，電流虛部為0.0377，與計(jì)算結(jié)果相同。微帶傳輸線電容微帶傳輸線電容微帶交指電容微帶交指電容微帶交指電容優(yōu)化結(jié)果W=13.98mil （指寬）W=23.98mil （指寬）G=2.59mil

10、（指間橫向縫隙）G=5.59mil （指間橫向縫隙）微帶交指電容參數(shù)imagijrIQUWGGeLWtWf 變量 （ ） C= real(i) 理想電感理想電感理想電感微帶電感橋砷化鎵 介電常數(shù)為13.1Aluminum：relative permittivity：1relative permeability：1.000021conductivity：38000000 siemens/mmass density：2689o909max3=2210/55 101/( )10.6 100.0106UUZj LIjILfrad sLnffUVmimag i 看出電流的相位為 90 ，當(dāng)電感和電壓峰值大小固定時(shí)，電流與頻率