ads报告平面魔T设计

南京理工大学

微波毫米波课程设计报告

——平面魔T的设计

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摘要：

通过ADS软件来设计平面魔T，包括通过软件来了解平面魔T的结构，如何在设计时仿真和赋值等等。首先介绍混合环的理论基础，然后通过ADS设计，并且完成原理图仿真和版图仿真。在版图仿真不符合要求的时候对混合环的参数加以修改，使之符合实验要求。

关键字：

平面魔T ADS 原理图仿真版图仿真

目录

一、实验设计要求 4

二、实验设计原理 4

三、实验设计步骤 5

1、新建项目

2、搭建原理图

3、原理图仿真

4、将原理图生成版图

5、版图仿真

6、修改参数，使得版图仿真结果更加符合实验设计要求

四、实验设计过程中遇到的问题17

五、实验设计心得18

六、参考文献19

一、实验设计要求

设计一个rate-race ring，中心工作频率为35GHz，介质基片厚度为

0.5mm，介电常数2.2，微带线损耗角正切为0.008，铜导体厚度为0.5mil

（1inch=1000mil）,可以采用ADS设计，也可以采用Ansoft designer设计，也可以自己动手设计。

二、实验设计原理

Rate-race ring即混合环，是四端口网络，可以由微带线制成。整个环的周长为1.5λ，四个分支线并联在环上，将环分为4段，4段长度如下图所示。

混合环有两个端口相互隔离，另外两个端口平分输入功率的特性，因此可以看作是一个3dB定向耦合器。

①在中心频率处，当端口1输入信号时，端口2，3，4的输出如下：

2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后90度；

3的两路信号等幅反相，端口3无输出；

到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。

其中端口2和端口4输出振幅相同。因此，有如下的关系式：

S₄₁=S₂₁= 1/√2（-j），S₃₁=0

②端口2输入信号时，端口1,3,4的输出如下：

到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90度；

到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后70度；

到达端口4的两路信号等幅反相，端口4无输出。

其中端口1和端口3输出振幅相同。因此，有如下的关系式：

S₁₂= 1/√2（-j）, S₃₂= 1/√2 j , S₄₂=0;

③当端口3输入信号时，端口1，2，4的输出如下：

到达端口1 的两路信号等幅反相，端口1无输出；

到达端口2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后270度；

到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。

其中端口2和端口4输出振幅相同。因此，有如下的关系式：

S ₁₃=0, S ₂₃=1/

√2 j , S ₄₃=1/√2 (-j);

④当端口4输入信号时，端口1，2，3的输出如下：

到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90度；

到达端口2的两路信号等幅反相，端口2无输出；

到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后90度

其中端口1和端口3输出振幅相同。因此，有如下的关系式：

S ₁₄= 1/√2(-j),S ₂₄=0,S ₃₄=1/√2 (-j)

在理想的情况下，它的四个端口完全匹配。根据前面的分析可以得到混合环的散射矩阵为：

三、 实验设计步骤

1、 新建项目

新建一个项目，设计RatRace,将其命名为hh2，长度单位设为mm 。

2、 搭建原理图

①在原理图元件面板列表上选择【Tlines-Microstrip 】中的【Mcurve 】，插入四个在原理图画图区 。（此时参数为系统默认，还未改变）

下图左边的图为初始的图，右边的图为参数修改之后的图。

图1（1） 图1（2）

②选择【Tools 】中的【linecalc 】,点击【start linecalc 】，微带线参数设置控[]

⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡------=0000000021j j j j j j j j S

件【Msub】，将中心工作频率设为35GHz，介质基片厚度为0.5mm，介电常数2.2，微带线损耗角正切为0.008，铜导体厚度为0.5mil。将Z设置为70.71067812Ω，E-Eff设置为540deg。

然后选择【simulation】中的【compute physical parts】，【Msub】中的physical 的W为0.931035mm，L为9.422560mm，也就是radius为1.499647mm。

接着把Z改为50Ω，E-Eff设置为90deg, 选择【simulation】中的【compute physical parts】,会发现此时W为1.636680，L为1.539660。

参数设置界面如图2所示，参数设置完成之后的原理图界面如图1（2）所示。

图2

③选择选择【Tools】中的【linecalc】,点击【place new synthesized component】，放置四个，同时用导线将其连接起来，如图3所示：

图3

④选择【simulation –S-param】中的【term】(term指的是port impedance termination for s-parameters)，分别连在mlin的另一个端口处，再分别接地。起始频率设为25GHz，终止频率设为45GHz,间隔为1GHz。如图4所示。

图4

3、原理图仿真

点击【simulation】进行原理图仿真。仿真如图5所示。

图5