ADS仿真威尔金森功分器学习笔记

ADS仿真威尔金森功分器学习笔记

1、 功分器的简介

功率分配器件（简称功分器）有T型结功分器、威尔金森功分器等，功率分配器通常采用三端口网络，常用3dB 等分形式，但也有不等分的形式。一路输入信号被分成两路或多路较小的功率信号。这里介绍一种常见的微带型威尔金森功分器。

2、 功分器的基本指标

1） 回波损耗

2） 插入损耗

3） 隔离度

4） 功分比

5） 相位平衡度

3、 威尔金森功分器仿真实例

设计目标：

频带范围：0.9~1.1GHz

输入端口的回波损耗：＞20dB

频带内的插入损耗：S21＜3.3dB S31＜3.3dB

输出端口隔离度：＞25dB

（以ADS2016版本进行仿真）

1) 新建一个工程

命名为powerdivider_wrk，新建一个cell，命名为powerdiveder。（新建工程时选择单位为mm，如果没有选择，后面也可以在options—preferences中更改）

2) 使用微带线建立原理图

微带的形式和种类有很多种，这里先介绍本章常用的五种，后面遇到了再详细介绍；

3) 输入端口电路

输入端口电路设置如下：

4) 阻抗变换电路

薄膜电阻TFR为两路分支线之间的隔离电阻，用来增加两个输出端口之间的隔离度。

5) 输出端口电路

6) 完整电路设计和基板参数设置

基板设置

确定每一段微带线的长度和宽度，由功分器的理论分析可知，输入/输出端口微带线的特性阻抗为50Ω，四分之一波长微带线的特性阻抗为70.7Ω。

（70.7Ω计算方法是：$Z1=\sqrt{2}Z0$）

使用ads自带的工具lineCalc，计算得到50Ω微带传输线的宽度为w1是1.5mm；四分之一波长微带线（70.7Ω）的宽度W2是0.79mm，1/4波长为37.5mm。

添加变量控件，设置w1、w2为变量，值分别为1.52,0.79

设置参数后的电路图

如下图

7) 仿真、查看结果

添加S参数仿真器，频率范围0.9~1.1GHz，step为0.001GHz。

从结果可知：在1GHz频率时，S21 ，S31 = -3.039dB（要求＜3.3），回波损耗S11为-24.525dB（要求＜-20dB），隔离度S23为-25.411dB（要求＜-25dB），并且是等相位的，满足设计要求。

如果对结果没有达到设计要求，可以进行调谐或者优化，这里不再详细说明。

调试或优化方向：

(一) 插损：调整整个路上的阻抗匹配，微带线匹配主要的是宽度；

(二) 输入端口的回波损耗：调整输入端的微带线的宽度；

(三) 隔离度：调整隔离电阻的长度，一般阻值为50欧姆；调整阻抗变换的微带线长度和宽度。

8) 版图生成，版图仿真，并查看结果

接下来可以生成版图，将一些端口失效掉，然后layout—Generate/update layout；

设置基板

从原理图中导入，EM----Substrate，file----import----substrate From schematic（从有MSUB的cell里面导入），修改基板信息，如图，保存退出，

添加端口，进行仿真

从结果可知：在1GHz频率时，S21 ，S31 = -3.044dB（要求＜3.3），回波损耗S11为-26.213dB（要求＜-20dB），隔离度S23为-26.211dB（要求＜-25dB），满足设计要求。