12、ADS使用记录之功分器设计

12、ADS使用记录之功分器设计

基于ADS2022

参考的书籍是卢益锋老师的ADS射频电路设计与仿真学习笔记

前置教程：
01、ADS使用记录之新建工程
02、ADS使用记录之导入各类仿真模型导入
03、ADS使用记录之DC仿真控制器的使用
04、ADS使用记录之S仿真控制器的使用&椭圆低通滤波器设计
05、ADS使用记录之集总参数匹配
06、ADS使用记录之分布式参数匹配
07、ADS使用记录之匹配Q值-宽带与窄带
08、ADS使用记录之低通滤波器设计与优化
09、ADS使用记录之滤波器自动设计
10、ADS使用记录之设计高低阻抗滤波器（含版图仿真）
11、ADS使用记录之LNA设计

0、设计资源（ADS工程）

ADS威尔金森功分器设计

1、设计指标

中心频率：2.4GHZ

2、原理图设计

新建原理图，命名为SCH1:

在工具栏中搜索并找到Passive Circuit DG-Microstrip Circuits

插入板材控件MSUB，设置板材为FR4的参数，板材厚度20mil：

在下方找到威尔金森功分器并插入：

双击控件设置参数，设置的参数如下：

F：中心频率
DeltaF：带宽
Z0：传输线阻抗
Response Type：响应类型（可选切比雪夫、一般等等）
N：功分器的级数，如果需要较大带宽可能需要多级功分器来实现，为0表示自动设置（根据要求）
Rmax：输入端最大的回波损耗系数，越小性能越好
Wgap：威尔金森功分器隔离电阻处的宽度，如果使用0805的电阻可设置为80mil，0603可设置为60mil
Delta为微调系数，在可通过调整此系数微调功分器性能

全部参数设置完成后再design guide中找到无源电路选项（passive circuit）

选择第一个无源电路控制窗口：

在design assistant中找到design按钮并点击：

设计完成后深入电路图查看，得到功分器的电路图：


回到主原理图，插入50欧姆端口：

插入S仿真控件，合理设置参数：

点击仿真按钮，查看参数，首先查看S11参数，发现中心频率偏大：

对威尔金森功分器的delta进行修改，不断查看参数，发现在Delta=30mil时，S11的中心频率为2.4Ghz，最为适合此次设计：

查看S21、S31等参数，S21、S31几乎重合，表示系统的等分性能很好，输出约为-3db，符合等分理论：

查看S32参数，虽然中心频率不在2.4Ghz，但是在2.4G时隔离度较好：

此时也可以在无源电路设计的控制窗口找到无源电路仿真选项：

合理设置仿真参数后点击仿真，弹出窗口，窗口显示了设计的器件的各种性能，与之前原理图仿真的几乎一致：

上面的原理图只有功分器，我们还要手动添加前后一段的连接线，新建原理图，将之前的功分器、S参数仿真器、板材参数复制进去，并在前后添加一些：

再次进行仿真，依旧具有较好的性能：

3、版图仿真

选中layout点击产生电路图：

在版图中找到EM设置并新建EM设置：


找到板材选项，新建板材FR4：

设置相关参数（板材高度等）：

下面设置仿真频率参数：

设置输出（所有产生的频率都输出）：

设置输出EMmodel：

之前产生版图得到的电路板如下所示：

删除电阻并插入端口：

回到EM设置点击仿真：

仿真完成后在EM设置点击Symbol按钮：

点击右下角的蓝绿色图标;

按照如下方式设置并点击确定：

得到版图：

新建原理图，命名为co_simulation，从库中插入刚才生成的symbol：

设置此图的仿真属性：

添加电阻与端口，设置S参数扫描与版图仿真时一致：

进行仿真，观察结果：

下面把电阻换成实际的0805电阻：

再次进行仿真，发现此时性能更差了：