【正文】 已被廣大電子工程設(shè)計師們接受和喜愛。 它的應(yīng)用場合主要包括以下方面: .射頻和微波電路的設(shè)計(包括RFIC, RF Board ) .DSP設(shè)計 .通信系統(tǒng)的設(shè)計.向量仿真每個設(shè)計本身又包括以下幾個內(nèi)容: .繪制原理圖 .系統(tǒng)仿真 .布局圖 .Pspice原理圖 因為ADS主要是對MDS和EEsof N的繼成和發(fā)展，所以ADS在RF/Mi crowave方面的應(yīng)用非常有效和成熟。具體怎樣用ADS軟件設(shè)計微波電路及其仿真方法在接下來的電路設(shè)計中介紹4．2 電路的設(shè)計 4．2．1 設(shè)計步驟（1） 在ADS軟件中新建一個工程文件點擊FileNew Project設(shè)置工程文件名稱（本設(shè)計中為divider）及存儲路徑，點擊Length Unit設(shè)置長度單位為毫米，工程文件創(chuàng)建完畢后主窗口變?yōu)橄聢D同時原理圖設(shè)計窗口打開，打開后圖如下下圖是一個等功率分配器，它由兩段不同特性阻抗的微帶線組成，兩臂是對稱的。（2）設(shè)計指標：－，功分比為1：1，帶內(nèi)各端口反射系數(shù)小于20dB ，兩輸出端隔離度小于25dB。在進行設(shè)計時，主要是以功分器的S參數(shù)作為優(yōu)化目標進行優(yōu)化仿真。S2 S31是傳輸參數(shù)，反映傳輸損耗；S1 S2 S33分別是輸入輸出端口的反射系數(shù)。S23反映了兩個輸出端口之間的隔離度。在原理圖設(shè)計窗口中選擇微帶電路的工具選擇微帶線 以及控件MSUB 分別放置在繪圖區(qū)中選擇畫線工具 將電路連接好。 連接方式見下圖（3） 設(shè)置微帶電路的基本參數(shù)：雙擊圖上的控件MSUB設(shè)置微帶線參數(shù)H:基板厚度( mm)Er:基板相對介電常數(shù)()Mur:磁導(dǎo)率(1)Cond:金屬電導(dǎo)率(+7)Hu:封裝高度(+33 mm)T:金屬層厚度( mm)TanD:損耗角正切(1e4)Roungh:表面粗糙度(0 mm)（4）接著設(shè)置微帶器件的參數(shù)雙擊每個微帶線設(shè)置參數(shù)，W、L分別設(shè)為相應(yīng)的變量或常量，單位mm，注意上下兩臂的對稱性。添加變量：單擊工具欄上的VAR 圖標，把變量控件VAR放置在原理圖上，雙擊該圖標彈出變量設(shè)置窗口，依次添加W，L參數(shù)。中間微帶線的長度大約為四分之一波長(根據(jù)中心頻率用微帶線計算工具算出)，各個線寬的初始值可以用微帶線計算工具算出， mm( mm以上)。（5）S參數(shù)仿真電路設(shè)置在原理圖設(shè)計窗口中選擇S參數(shù)仿真的工具欄選擇Term 放置在功分器三個端口上，用來定義端口2和3，點擊 圖標，放置三個地，并按照下頁圖連接好電路。選擇S參數(shù)掃描控件 放置在原理圖中，并設(shè)置掃描的頻率范圍和步長，頻率范圍根據(jù)功分器的指標確定。（6）優(yōu)化目標的設(shè)置：在原理圖設(shè)計窗口中選擇優(yōu)化工具欄選擇優(yōu)化設(shè)置控件 放置在原理圖中，雙擊該控件設(shè)置優(yōu)化方法及優(yōu)化次數(shù)。常用的優(yōu)化方法有Random(隨機)、Gradient(梯度)等。隨機法通常用于大范圍搜索，梯度法則用于局部收斂。這里總共設(shè)置了四個優(yōu)化目標，由于電路的對稱性，S31和S33不用設(shè)置優(yōu)化。S11和S22分別用來設(shè)定輸入輸出端口的反射系數(shù)，S21用來設(shè)定功分器通帶內(nèi)的衰減情況，S23用來設(shè)定兩個輸出端口的隔離度設(shè)置完優(yōu)化目標后最好先把原理圖存儲一下，然后就可以進行參數(shù)優(yōu)化了。點擊工具欄中的Simulate 按鈕就開始進行優(yōu)化仿真了。在優(yōu)化過程中會打開一個狀態(tài)窗口顯示優(yōu)化的結(jié)果，其中的CurrentEF表示與優(yōu)化目標的偏差，數(shù)值越小表示越接近優(yōu)化目標，0表示達到了優(yōu)化目標，下面還列出了各優(yōu)化變量的值，當優(yōu)化結(jié)束時還會打開圖形顯示窗口。在一次優(yōu)化完成后，要點擊原理圖窗口菜單中的Simulate Update Optimization Values保存優(yōu)化后的變量值(在VAR控件上可以看到變量的當前值)，否則優(yōu)化后的值將不保存。（7）進行參數(shù)優(yōu)化設(shè)置完優(yōu)化目標后最好先把原理圖存儲一下，然后就可以進行參數(shù)優(yōu)化了。點擊工具欄中的Simulate 按鈕就開始進行優(yōu)化仿真了。在優(yōu)化過程中會打開一個狀態(tài)窗口顯示優(yōu)化的結(jié)果(見下頁圖)，其中的CurrentEF表示與優(yōu)化目標的偏差，數(shù)值越小表示越接近優(yōu)化目標，0表示達到了優(yōu)化目標，下面還列出了各優(yōu)化變量的值，當優(yōu)化結(jié)束時還會打開圖形顯示窗口。在一次優(yōu)化完成后，要點擊原理圖窗口菜單中的Simulate Update Optimization Values保存優(yōu)化后的變量值(在VAR控件上可以看到變量的當前值)，否則優(yōu)化后的值將不保存。（8）觀察仿真曲線觀察S參數(shù)曲線是否滿足指標要求，如果已經(jīng)達到指標要求，就可以進行版圖的仿真了。 4．2 電路的仿真 功分器輸入端口的反射系數(shù)曲線圖 功分器輸出端口的反射系數(shù)曲線圖 功分器通帶內(nèi)的傳輸系數(shù)曲線圖 功分器兩輸出端口間隔離特性從以上特性曲線可以看出，除了衰減系數(shù)基本不變之外，其他數(shù)據(jù)都有一定程度的變化，但還是能夠滿足本課題設(shè)計要求。其相關(guān)數(shù)據(jù)如下:輸入、輸出阻抗為50歐姆，，,。4．1．2 主要參數(shù)在本設(shè)計中，功率比例為，功分器的中心頻率是1950MHz，帶內(nèi)各端口反射系數(shù)小于20dB，兩輸出端隔離度小于25dB。描述3 dB 威爾金森功分器的關(guān)鍵指標有3 個：(1) Port1 的回波損耗:RL 1 = 20log | S11 |　　(2) Port1 和Port2 之間的耦合度:CP12 = 20log | S21 |　　(3) Port2 和Port3 之間的隔離度:IL 23 = 20log | S23 |根據(jù)傳輸線特性阻抗計算方法,可以得到特性阻抗為 = 50 Ω的傳輸線寬度W1l 3 mm , Z02 = Z03 =70. 7 Ω的傳輸線寬度W2l 1. 52 mm ,1/ 4λ的70. 7 Ω傳輸線長度L l 41. 28 mm。得到上面這些初始值后就可以開始進行下一步的軟件仿真,在ADS 的軟件環(huán)境中選取各種需要的微帶線工具,根據(jù)上面獲得的數(shù)據(jù)設(shè)置好各個元件的初值。將λ/ 4的傳輸線長度L 和他的寬度設(shè)置為變量,將S11 , S21 , S23 作為優(yōu)化指標 4．4 電路版圖的生成首先要由原理圖生成版圖，生成版圖前先要把原理圖中用于S參數(shù)仿真的兩個Term以及接地去掉，不讓他們出現(xiàn)在生成的原理圖中。然后點擊菜單中的Layout Generate/Update Layout，彈出一個設(shè)置窗口，直接點OK，又出現(xiàn)一個窗口，再點OK，完成版圖的生成，這時會打開一個顯示版圖的窗口，里面有剛生成的版圖。下圖為生成的電路板圖 生成的電路板圖版圖生成后先要設(shè)置微帶電路的基本參數(shù)(即原理圖中MSUB里的參數(shù))，點擊版圖窗口菜單中的Momentum Substrate Update From Schematic從原理圖中獲得這些參數(shù)，點擊Momentum Substrate Create/Modify修改這些參數(shù)為了進行S參數(shù)仿真還要在功分器兩側(cè)添加兩個端口，點擊工具欄上的Port 按鈕，彈出port設(shè)置窗口，點擊OK關(guān)閉該窗口，在濾波器兩邊要加端口的地方分別點擊加上兩個port。電阻要替換成薄膜電阻，在中選取，否則無法用矩量法進行仿真，注意薄膜電阻的寬度要和連接的微帶線一致，在substrate中的metallization layers中加入薄膜電阻所在的層。點擊Momentum Simulation Sparameter彈出仿真設(shè)置窗口，該窗口右側(cè)的Sweep Type選擇Adaptive，起止頻率設(shè)為與原理圖中相同，采樣點數(shù)限制取10 (因為仿真很慢，所以點數(shù)不要取得太多)。然后點擊Update按鈕，將設(shè)置填入左側(cè)列表中，點擊Simulate按鈕開始進行仿真。仿真過程中會出現(xiàn)一個狀態(tài)窗口顯示仿真進程(見下頁圖)。仿真運算要進行數(shù)分鐘，仿真結(jié)束后將出現(xiàn)曲線顯示窗口，觀察S參數(shù)曲線，性能有不同程度的惡化。 S11參數(shù)在電路板圖中的仿真 S11在圓圖中生成圖 傳輸損耗在電路板中的仿真圖電路仿真結(jié)果顯示，由生成的電路板圖的到的仿真結(jié)果與由原理圖的有一定的差別，這是電路板圖與原理圖的區(qū)別，主要是由于電路板的繪制中元件之間性能的相互影響導(dǎo)致與原理圖的不完全相符。結(jié)論由于電磁場與微波技術(shù)的飛速發(fā)展，功率放大與功率分配被廣泛采用。由于大功率信號的微波傳輸，更使功率分配器在微波傳輸中占有很重要的位置。而微波信號的傳輸主要以微帶線傳輸為主的TEM波（確切的說是準TEM波）的傳輸為主，主要是因為微帶傳輸線具有小型、重量輕、頻帶寬、可集成化等優(yōu)點。隨著微波元件和系統(tǒng)的日益小型化和固態(tài)化，微帶電路的應(yīng)用也愈來愈廣泛。微帶傳輸線的傳輸特性與分析方法對新興的毫米波傳輸線和光導(dǎo)纖維也有相似之處，可供借鑒。而微帶線用與功率分配也順應(yīng)成為主要的功率分配手段之一。目前，射頻功率放大器和分配已經(jīng)成為一個重要的研究領(lǐng)域。本文在概述了該研究的目的和意義后，對功率分配器的工作特點和工作狀態(tài)進行了介紹。描述了功率分配器的主要指標和它的電路模型。對目前常見的功率分配元器件進行了描述。在幾類功率分配元器件中，功率分配器和定向耦合器有相似之處。定向耦合器也可以用于功率分配，而功率分配器則在它們的基礎(chǔ)上改進了輸出端口的相互影響，即在兩輸出端加了隔離電阻以達到了隔離效果。在進行了幾種分配元器件的介紹的基礎(chǔ)上，又介紹了幾種功率分配器，二等分功率分配器是當前用得最多的功率分配器，二等分功率分配器最常用的電路是威爾金森（Wilkinson）功率分配器，本文詳細的介紹了此電路的工作原理，并詳細的介紹了在ADS環(huán)境下設(shè)計并仿真、優(yōu)化了此電路，最后做成電路板圖，在最后的仿真電路中，、帶寬為300MHz。從仿真結(jié)果中可看到，各種指標要求均達到預(yù)期設(shè)計目標。在未來的微帶領(lǐng)域中，功率分配器順應(yīng)大功率傳輸?shù)囊髮⒂休^快的發(fā)展，而一分為二等分功率分配器由于易實現(xiàn)和制作簡單而有廣泛的發(fā)展，作為所有功率分配器的基礎(chǔ)，實現(xiàn)其他類型的功率分配器所必要研究的課題。 由于存在不足，本文的許多工作還需要繼續(xù)深入展開。由于本文的研究都是在仿真環(huán)境下進行的，因此許多硬件實現(xiàn)方面的問題還需要考慮，比如在做成電路板時怎樣選擇合適的基板材料以及微帶線的相對位置對性能的影響。另外，在實際應(yīng)用中，還需考慮當功率和帶寬變化時，對功率分配器的影響，它們將如何改善與調(diào)整等。這些問題都還要繼續(xù)研究致謝我要特別感謝我的導(dǎo)師王敏錫教授。是王老師淵博的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和學者風范，嚴格的要求，敏捷的思維，給予我悉心指導(dǎo)、大力栽培和幫助，使我在做這個論文的過程中克服各種困難，解決各種難題，獲得飛躍性的進步。在此學生致以深深的感謝和最崇高的敬意！我要感謝電磁所的所有老師們在大學四年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，使我在大學生活中學到學問，更重要的是學到了做學問的方法和做人的原則，我要感謝師兄肖華清、吳彥良在我學習ADS軟件以及做本課題期間給我的指導(dǎo)和關(guān)心。我還要感謝和我一起做課題的同學們。在和他們學習交流的同時提高了自己對本課題的認識。