基于ads仿真wilkinson功分器.doc

微带wilkinson功分器的仿真设计
实验报告
学 院 电子科学与工程学院
姓 名
学 号
指导教师

2016年10月21日
一、实验目的
了解功率分配器电路的原理及设计方法。
学****使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。
掌握功率分配器的制作及调试方法。
二、设计要求指标
— 。
双端输出，功分比为1:1。
通带内个端口反射系数小于-20dB。
两个输出端口的隔离度小于-20dB。
。
三、设计思路


图一：设计思路示意图
四、理论分析设计
基本工作原理分析
功率分配器是三端口电路结构，其信号输入端的输入功率为P1，而其它两个输出端的输出功率分别为P2和P3。理论上，由能量守恒定律可知：P1=P2+P3。端口特性为：(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
由这些条件可以确定Zo2、Zo3以及R2、R3的值。

(1) 输入端口回波损耗
输入端口1的回波损耗根据输入端口1的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的回波损耗根据输出端口的输出功率和输入端口1的输入功率之比来计算
S21=-10Log(P2P1) S31=-10Log(P2P1)
(3) 输出端口间的隔离度
输出端口2和输出端口3间的隔离度可以根据输出端口2和输出端口3的输出功率比来计算
S23=-10Log(P2P3)
(4) 功分比
当其它端口没有反射时，功分比根据输出端口3和输出端口4的输出功率比来计算
K2=P2P3
(5) 相位平滑度
在做功率分配器时，输出端口的平滑度直接影响功率合成效率。
五、尺寸计算
使用ADS软件自带的计算工具计算出微带线的尺寸。
50Ω的微带线宽度计算
75Ω的微带线宽度计算
输入Z0=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->New Project设置工程文件名称为Wilkinson divider，点击Length Unit设置长度单位为mm。
点击New Project对话中的OK键，并保存文件。
（二）创建原理图
将MUSB插入原理图，参数设置：H：基板厚度( mm)；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(+33 mm)；T：金属层厚度( mm)；TanD：损耗角正切(1e-4)；Roungh：表面粗糙度(0 mm)。如下图所示：
：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。设置后如下图所示：
：Var控件参数
同样方法完成原理图绘制
：完整原理图
（三）原理图S参数仿真
：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
因为具有四个优化目标，所以在插入Optim后需插入4个Goal控件设置，并进行参数设置，例如：
在Expr中设置表达式dB(S(1,1))，表示优化的目标是端口1反射系数的dB值。
在SimInstanceName中，输入SP1，表示是针对S参数仿真SP1进行的优化。
Max=-20,表示优化的目标不超过-20dB
Min值不添，这是由于S(1,1)的值越小越好
Weight值不添，这是由于优化的几个参数没有主次之分