基于ADS仿真wilkinson功分器新版资料.doc

微带wilkinson功分器仿真设计试验汇报学院电子科学和工程学院姓名学号指导老师10月21日一、试验目标了解功率分配器电路原理及设计方法。学****使用ADS软件进行微波电路设计,优化,仿真。掌握功率分配器制作及调试方法。二、—。双端输出,功分比为1:1。通带内个端口反射系数小于-20dB。两个输出端口隔离度小于-20dB。。三、设计思绪图一:设计思绪示意图四、理论分析设计基础工作原理分析功率分配器是三端口电路结构,其信号输入端输入功率为P1,而其它两个输出端输出功率分别为P2和P3。理论上,由能量守恒定律可知:P1=P2+P3。端口特征为:(1)端口1无反射(2)端口2和端口3输出电压相等且相同(3)端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/k2由这些条件能够确定Zo2、Zo3和R2、R3值。(1)输入端口回波损耗输入端口1回波损耗依据输入端口1反射功率和输入功率之比来计算s11=-10Log(PrPi)(2)插入损耗输入端口1回波损耗依据输出端口输出功率和输入端口1输入功率之比来计算S21=-10Log(P2P1)S31=-10Log(P2P1)(3)输出端口间隔离度输出端口2和输出端口3间隔离度能够依据输出端口2和输出端口3输出功率比来计算S23=-10Log(P2P3)(4)功分比当其它端口没有反射时,功分比依据输出端口3和输出端口4输出功率比来计算K2=P2P3(5)相位平滑度在做功率分配器时,输出端口平滑度直接影响功率合成效率。五、尺寸计算使用ADS软件自带计算工具计算出微带线尺寸。=50Ohm,。填入ZO==90deg,。完成理论值计算。六、ADS仿真步骤创建项目点击File->NewProject设置工程文件名称为Wilkinsondivider,点击LengthUnit设置长度单位为mm。点击NewProject对话中OK键,并保留文件。(二)创建原理图将MUSB插入原理图,参数设置:H:基板厚度();er:基板相对介电常数();Mur:磁导率(1);Cond:金属电导率(+7);Hu:封装高度(+33mm);T:金属层厚度();TanD:损耗角正切(1e-4);Roungh:表面粗糙度(0mm)。以下图所表示::MSub控件参数在菜单中选择变量VAR空间,插入到原理图,-,l1范围为5-20。设置后以下图所表示:::完整原理图(三):原理图S参数仿真结果(四)指标优化在原理图设计窗口中选择优化工具栏选择优化设置控件Optim放置在原理图中,双击该控件设置优化方法及优化次数。常见优化方法有Random(随机)、Gradient(梯度)等。随机法通常见于大范围搜索,梯度法则用于局部收敛因为含有四个优化目标,所以在插入Optim后需插入4个Goal控件设置,并进行参数设置,比如:在Expr中设置表示式dB(S(1,1)),表示优化目标是端口1反射系数dB值。在SimInstanceName中,输入SP1,表示是针对S参数仿真SP1进行优化。Max=-20,表示优化目标不超出-20dBMin值不添,这是因为S(1,1)值越小越好Weight值不添,这是因为优化多个参数没有主次之分。RangeVar[1]=freq,表示优化是在一定频率范围内进行。RangeMin[1]=,。RangeMax[1]=,。:设置优化指标后原理图(五):优化后S参数结果(六):版图(七)版图仿真版图生成后先要设置微带电路基础参数(即原理图中MSUB里参数),方法是点击版图窗口菜单中Momentum->Substrate->UpdateFromSchematic从原理图中取得这些参数,点击Momentum->Substrate->Create/Modify能够修改这些参数。为了进行S参数仿真还要在功分器两侧添加两个端口,做法是点击工具栏上Port按钮,弹出port设置窗口,点击OK关闭该窗口,在电路两边要加端口地方分别点击加上两个port。电阻要替换成薄膜电阻,不然无法用矩量法进行仿真,注意薄膜电阻宽度要和连接微带线一致,不要忘记在substrate中metallizationlayers中加入薄膜电