实验三射频微波功率分配器合成器设计
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• 在版图窗口执行菜单命令【Momentum】->【Substrate】->【 Creat/Modify】，可以查看和修改基板和微带的基本参数。
•（10）功分器的版图仿真
• 在版图窗口执行菜单命令【Insert】->【Port】，弹出port对话框。在功 分器版图中插入三个端口，分别于端口1、端口2、端口3相连。
•用ADS仿真中心频率为2.4GHz的集总参数L-C式低通型功率分配器，传输 线特征阻抗为50欧姆。
•1.2 威尔金森功分器
二、威尔金森功分器的设计与仿真
•设计指标：
•频率范围：0.9-1.1GHz •频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB •频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB •隔离度：S32<-25dB
(1). 创建新的工程、设置长度单位为毫米
•(2). 画原理图，选择微带线控件 图区中，并用线连接。
•Ctrl+R 旋转 •F5 移动文字
分别放置在绘
•（3）利用微带线计算工具计算微带线尺寸参数
• 在原理图窗口执行【tools】-【lineCalc】-【Start LineCalc】
• 修改参数，然后单击 按钮就可以算出微带线的线宽1.52 mm
•3. 按执行键校直通
•4. 拔下双阴，将两根电缆带衰减器的一端，分别接到功分器的主路与某一 支路上，另一支路接上匹配负载。记下各频点的插损与相位（20个频点） 。
•5. 交换两支路的连接，记下另一路各频点的插损与相位（20个频点 ）。
•设置微带线宽度W和长度L，具体变量设置如图所示（加SP、端口 ）
•L=1mm •Rs=100Ω
•（5）原理图仿真，分别看S11、S21、S22、S23数据 •频率带宽较差，还需要进一步优化
•（6）参数优化
• 双击 控件，弹出参数设置窗口；选择w2，单击“Tune/Opt/Start/DOE Setup”按 钮；选择“Optimization”标签，如下设置：
•板材参数：
•H:基板厚度(1.5 mm)，
Er:基板相对介电常数(2.65)
•Mur:磁导率(1)，
Cond:金属电导率(5.88E+7)
•Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm)
•TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)
•报告要求： •（1）叙述威尔金森功分器原理； •（2）给出功分器的原理图和版图； •（3）给出原理图和版图仿真结果，并对其结果进行分析。
•在Electrical栏Z0项填入70.7 Ohm，在E_Eff中输入90deg（对应四分之一波长）， 然后单击 按钮就可算出微带线的线宽0.7889 mm，线长为42.8971mm。
•（4）设置优化变量 •为便于参数优化的需要，在原理图中插入“VAR”控件 ；
• 双击“VAR”控件，设置w1、w2、ih三个变量(此处不设单位，在设置每 段微带线时另行设定）。
• 在工具栏单击“Deactive or Active”控件 ，然后单击Optim控件和 Goal控件，然后再进行仿真，此时即为优化后结构的仿真结果。
•第一次优化仿真结果
•第二次优化仿真结果
•第三次优化仿真结果
•2•7（9）功分器的版图生 成 • 在工具栏单击“Deactive or Active”控件 ，然后单击Optim控件、4个
介质或导体不理想等因素,考虑输入端的驻波比所 带来的损耗 • 驻波比：每个端口的电压驻波比 • 隔离度：支路端口间的隔离程度
1.1 集总参数功率分配器
•1. 电阻式（等功率）
•△形和Y形电阻式功率分配器
•用ADS仿真：
•优点：频宽大, 布线面积小, 设计简单 •缺点：功率衰减较大
•2. 集总L-C式低通型和高通型功率分配器
• 在版图窗口执行菜单命令【Momentum】->【Simulation】->【SParameters】，打开仿真控制对话框。设置起止频率与原理图相同，参数 设置完成后，单击“Update”按钮。然后单击“Simulate”按钮，开始仿真。
•版图仿真结果
•输出版图：
•作业：
•设计一微带结构的威尔金森功分器，指标要求： •中心频率：2.45GHz •带宽：60MHz •频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB •频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB •隔离度：S32<-25dB
• 同样方法设置ih变量（12—22）
•（7）设置优化方式和优化目标
• 在元件库立标中选择“Optim/Stat/Yield/DOE”，将优化设置控件“Optim” 化目标控件“Goal” （共需四个）插入原理图中。
和优
Leabharlann Baidu
•-25
•（8）优化仿真
• 优化完成后，需要执行菜单命令[Simulate]->[Update Optimization Values],以保存优化后的变量值。
•微带板材参数
•H:基板厚度(0.8 mm) •Er:基板相对介电常数(4.3) •Mur:磁导率(1) •Cond:金属电导率 (5.88E+7) •Hu:封装高度(1.0e+33 mm) •T:金属层厚度(0.03 mm) •TanD:损耗角正切(1e-4) •Roungh:表面粗糙度(0 mm)
实验三射频微波功率分配器 合成器设计
一、基本理论
• 将一路微波功率按一定比例分成n路输出的功率元件称 为功率分配器。按输出功率比例不同, 可分为等功率分配器 和不等功率分配器。
•技术指标：
• 频率范围：分配器的工作频率 • 承受功率：分配器/合成器所能承受的最大功率 • 功率分配比：主路到支路的功率分配比 • 插入损耗：输入输出间由于传输线（如微带线）的
三、功分器的测量
•3.1 主路驻波比测量
•1.在《 频域 》设置：《0.1MHz》 • BF=500.0MHz、⊿F=50.0MHz、EF=2500.0MHz。 • 屏幕自动出现《N=41》。
•2.设置《M：常规》、A下《 回损 》，B下 空白。 。
•3. 按右图测回损连接，电桥测试端口接上双阳连接器一只，即以双阳 为新的测试端口，接开路负载，执行校开路；接上阴短路器，执行校短 路；接阴匹配负载进行校零。
•4. 接上功分器的主路输入插座，其他各支路端接匹配负载。此时屏 幕上已出现输入阻抗轨迹，可按↓键换档。看看该器件的水平如何（ 点子越集中越靠近原点越好）。
•5. 按菜单键，选驻波返回。记下驻波数据（20个频点）。
• 3.2 各支路的幅相特性测 量
• 1. 设置使A下为《插损》,B下空白。
• 2. 按测插损连接，在仪器输入与 输出口上各接一根短电缆。两电缆 末端各接一只10dB衰减器，再用 一个双阴连接起来。
Goal控件3个“地”、三个“Term”，“SP”控件，使它们失效，就不会出现在 所生成的版图中。
• 执行菜单命令【Layout】->【Generate/Update Layout】，弹出一个 设置对话框，这里应用其默认设置，直接单击OK。
• 在版图窗口执行菜单命令【Momentum】->【Substrate】->【Update From Schematic】，将原理图的基板和微带参数更新到版图中。
•（10）功分器的版图仿真
• 在版图窗口执行菜单命令【Insert】->【Port】，弹出port对话框。在功 分器版图中插入三个端口，分别于端口1、端口2、端口3相连。
•用ADS仿真中心频率为2.4GHz的集总参数L-C式低通型功率分配器，传输 线特征阻抗为50欧姆。
•1.2 威尔金森功分器
二、威尔金森功分器的设计与仿真
•设计指标：
•频率范围：0.9-1.1GHz •频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB •频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB •隔离度：S32<-25dB
(1). 创建新的工程、设置长度单位为毫米
•(2). 画原理图，选择微带线控件 图区中，并用线连接。
•Ctrl+R 旋转 •F5 移动文字
分别放置在绘
•（3）利用微带线计算工具计算微带线尺寸参数
• 在原理图窗口执行【tools】-【lineCalc】-【Start LineCalc】
• 修改参数，然后单击 按钮就可以算出微带线的线宽1.52 mm
•3. 按执行键校直通
•4. 拔下双阴，将两根电缆带衰减器的一端，分别接到功分器的主路与某一 支路上，另一支路接上匹配负载。记下各频点的插损与相位（20个频点） 。
•5. 交换两支路的连接，记下另一路各频点的插损与相位（20个频点 ）。
•设置微带线宽度W和长度L，具体变量设置如图所示（加SP、端口 ）
•L=1mm •Rs=100Ω
•（5）原理图仿真，分别看S11、S21、S22、S23数据 •频率带宽较差，还需要进一步优化
•（6）参数优化
• 双击 控件，弹出参数设置窗口；选择w2，单击“Tune/Opt/Start/DOE Setup”按 钮；选择“Optimization”标签，如下设置：
•板材参数：
•H:基板厚度(1.5 mm)，
Er:基板相对介电常数(2.65)
•Mur:磁导率(1)，
Cond:金属电导率(5.88E+7)
•Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm)
•TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)
•报告要求： •（1）叙述威尔金森功分器原理； •（2）给出功分器的原理图和版图； •（3）给出原理图和版图仿真结果，并对其结果进行分析。
•在Electrical栏Z0项填入70.7 Ohm，在E_Eff中输入90deg（对应四分之一波长）， 然后单击 按钮就可算出微带线的线宽0.7889 mm，线长为42.8971mm。
•（4）设置优化变量 •为便于参数优化的需要，在原理图中插入“VAR”控件 ；
• 双击“VAR”控件，设置w1、w2、ih三个变量(此处不设单位，在设置每 段微带线时另行设定）。
• 在工具栏单击“Deactive or Active”控件 ，然后单击Optim控件和 Goal控件，然后再进行仿真，此时即为优化后结构的仿真结果。
•第一次优化仿真结果
•第二次优化仿真结果
•第三次优化仿真结果
•2•7（9）功分器的版图生 成 • 在工具栏单击“Deactive or Active”控件 ，然后单击Optim控件、4个
介质或导体不理想等因素,考虑输入端的驻波比所 带来的损耗 • 驻波比：每个端口的电压驻波比 • 隔离度：支路端口间的隔离程度
1.1 集总参数功率分配器
•1. 电阻式（等功率）
•△形和Y形电阻式功率分配器
•用ADS仿真：
•优点：频宽大, 布线面积小, 设计简单 •缺点：功率衰减较大
•2. 集总L-C式低通型和高通型功率分配器
• 在版图窗口执行菜单命令【Momentum】->【Simulation】->【SParameters】，打开仿真控制对话框。设置起止频率与原理图相同，参数 设置完成后，单击“Update”按钮。然后单击“Simulate”按钮，开始仿真。
•版图仿真结果
•输出版图：
•作业：
•设计一微带结构的威尔金森功分器，指标要求： •中心频率：2.45GHz •带宽：60MHz •频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB •频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB •隔离度：S32<-25dB
• 同样方法设置ih变量（12—22）
•（7）设置优化方式和优化目标
• 在元件库立标中选择“Optim/Stat/Yield/DOE”，将优化设置控件“Optim” 化目标控件“Goal” （共需四个）插入原理图中。
和优
Leabharlann Baidu
•-25
•（8）优化仿真
• 优化完成后，需要执行菜单命令[Simulate]->[Update Optimization Values],以保存优化后的变量值。
•微带板材参数
•H:基板厚度(0.8 mm) •Er:基板相对介电常数(4.3) •Mur:磁导率(1) •Cond:金属电导率 (5.88E+7) •Hu:封装高度(1.0e+33 mm) •T:金属层厚度(0.03 mm) •TanD:损耗角正切(1e-4) •Roungh:表面粗糙度(0 mm)
实验三射频微波功率分配器 合成器设计
一、基本理论
• 将一路微波功率按一定比例分成n路输出的功率元件称 为功率分配器。按输出功率比例不同, 可分为等功率分配器 和不等功率分配器。
•技术指标：
• 频率范围：分配器的工作频率 • 承受功率：分配器/合成器所能承受的最大功率 • 功率分配比：主路到支路的功率分配比 • 插入损耗：输入输出间由于传输线（如微带线）的
三、功分器的测量
•3.1 主路驻波比测量
•1.在《 频域 》设置：《0.1MHz》 • BF=500.0MHz、⊿F=50.0MHz、EF=2500.0MHz。 • 屏幕自动出现《N=41》。
•2.设置《M：常规》、A下《 回损 》，B下 空白。 。
•3. 按右图测回损连接，电桥测试端口接上双阳连接器一只，即以双阳 为新的测试端口，接开路负载，执行校开路；接上阴短路器，执行校短 路；接阴匹配负载进行校零。
•4. 接上功分器的主路输入插座，其他各支路端接匹配负载。此时屏 幕上已出现输入阻抗轨迹，可按↓键换档。看看该器件的水平如何（ 点子越集中越靠近原点越好）。
•5. 按菜单键，选驻波返回。记下驻波数据（20个频点）。
• 3.2 各支路的幅相特性测 量
• 1. 设置使A下为《插损》,B下空白。
• 2. 按测插损连接，在仪器输入与 输出口上各接一根短电缆。两电缆 末端各接一只10dB衰减器，再用 一个双阴连接起来。
Goal控件3个“地”、三个“Term”，“SP”控件，使它们失效，就不会出现在 所生成的版图中。
• 执行菜单命令【Layout】->【Generate/Update Layout】，弹出一个 设置对话框，这里应用其默认设置，直接单击OK。
• 在版图窗口执行菜单命令【Momentum】->【Substrate】->【Update From Schematic】，将原理图的基板和微带参数更新到版图中。