毕业设计（论文）-WLAN环形器的设计与仿真.doc

西 安 邮 电 大 学 毕 业 设 计（论 文）题 目： WLAN环形器的设计与仿真 学 院： 电子工程学院 系 部： 光电子技术系 专 业： 电子科学与技术 班 级： 科技0904 学生姓名： 赵珍珍 导师姓名： 黄玉兰 职称： 副教授 起止时间： 2013年3月4日2013年6月14日 毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文WLAN环形器的设计与仿真是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。论文作者签名： 赵珍珍 时间： 年 月 日指导教师签名： 黄玉兰 时间： 年 月 日西 安 邮 电 大 学毕业设计(论文)任务书学生姓名赵珍珍指导教师黄玉兰职称副教授学 院电子工学院系 部光电子技术系专 业电子科学与技术题 目WLAN环形器的设计与仿真任务与要求1 熟悉传输线理论。2 学习射频电路基本理论。3 学会使用ADS软件。4 用ADS软件环形器。 环形器的设计指标如下：u 中心频率选为2.4GHz。u 在2.3GHz到2.5GHz范围内，S11 的取值小于-20dB。u 在2.3GHz到2.5GHz范围内，S21的取值大于-3.2dB。u 在2.3GHz到2.5GHz范围内，S31的取值大于-3.2dB。u 在2.3GHz到2.5GHz范围内，S41的取值小于-20dB。u 微带线的基板自选。开始日期2013年3月4日完成日期2013年6月14日主管院长(签字)2013年3月4日西 安 邮 电 大 学毕 业 设 计 (论文) 工 作 计 划 学生姓名：_ 赵珍珍 指导教师：_ 黄玉兰 职称： 副教授 学 院：_ 电子工程学院 _ 系部：_光电子技术系 专 业： 电子科学与技术 题 目：_ WLAN环形器的设计与仿真 工作进程起止时间 工 作 内 容2013.3.42013.3.24 了解毕业设计任务，查阅资料熟悉课题，写 开题报告。2013.3.252013.4.8 学习课题的相关知识，制定工作方案，熟悉ADS 软件。2013.4.92013.4.22 研究环形器的构成。2013.4.232013.5.12 用ADS 软件设计仿真环形器。2013.5.132013.6.14 完成毕业论文。论文要求电子档论文及一份打 印论文。论文要求在西邮网查看毕业设计的18 条规定。准备挂图，毕业答辩。 主要参考书目(资料)：1物联网-ADS射频电路仿真与实例详解 黄玉兰，人民邮电出版社，2011年 12月。2射频电路理论与设计 黄玉兰，人民邮电出版社，2008年。 3电磁场与微波技术第2版 黄玉兰，人民邮电出版社，2012年2月。4ADS射频电路设计基础与典型应用 黄玉兰，人民邮电出版社，2010年1月。5物联网-射频识别（RFID）核心技术讲解 第2版 黄玉兰，人民邮电出版社， 2012年12月。 6Reinhold Ludwig,Pavel Bretchko射频电路设计理论与应用 王子宇 张肇仪 徐承和译。北京电子工业出版社，2002年。主要仪器设备及材料： 计算机，ADS软件论文(设计)过程中教师的指导安排： 每周答疑一次对计划的说明：无 指导教师签字： 2013年 3 月6 日西安邮电大学毕业设计(论文)开题报告课题名称： WLAN环形器的设计与仿真 电子工程 学院 光电子技术 系（部） 电子科学与技术 专业 0904 班学生姓名： 赵珍珍 学号： 05092131 指导教师： 黄玉兰 报告日期： 2013 年 3 月 11 日 1本课题所涉及的问题及应用现状综述本课题主要是基于ADS软件对WLAN环形器进行设计与仿真，整个课题涉及电磁场与电磁波、WLAN射频电路的基本理论知识，传输线相关理论，环形器的结构、功能、应用与相关参数指标的设计以及对ADS软件相关知识的掌握，能够熟练的应用该软件搭建电路、仿真电路以及对电路的参数进行分析与计算。经过几十年的发展，在广大理论工作者和工程技术人员的努力下，射频环行器在理论研究及工程应用上取得了极大的进展。在器件工作原理方面，在分析方法方面，在传输线的形式方面以及器件尺寸方面等都得到了极大的改进，微波环行器是朝着体积小、重量轻、结构简单和性能可靠以及频段化的方向发展，现在已有各种形式、不同频段的产品问世，基本上已经形成了系列化、频段化和商品化。据资料显示，近年来我国环行器的产量及销售产值大增。不仅产量提高，产品的性能水平也大大提高，特点是结构小型化、壳体化、低损耗以及良好的温度稳定性器件的设计开发大有改观，与世界先进水平的差距逐步缩小。而且随着国家对第三代移动通信（3G）支持与投入，给微波器件的发展带来了更好的机遇。而今，在已有发展的基础上，射频环形器的发展仍需要广大知识分子的共同努力，才能使其更加完善。2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析本课题重点研究的关键问题是如何设计WLAN环形器的参数以及利用ADS软件分析参数并仿真其功能。解决的基本思路是：学习电磁场与电磁波、WLAN射频电路的基本理论知识以及传输线相关理论，掌握环形器的结构、功能、应用，熟悉 ADS软件功能，利用其某些功能帮助设计参数。 对于该环形器的设计，希望其最终能够实现在通信中隔离功能以及功率的分配，预期功能可以实现。3完成本课题的工作方案（1）2013年3月4日到2013年3月18日，了解毕业设计任务，查阅资料熟悉课题，写开题报告。（2）2013年3月19日到2013年4 月18日，学习传输线、射频电路基本理论、环形器的知识以及ADS软件的应用及相关知识，制定工作方案。 （3）2013年4 月19日到2013年5月2日，研究环形器的构成。（4）2013年5月3日到2013年5月20日，利用ADS软件对环形器的原理图仿真及环形器版图的生成（5）2013年5月21日到2013年6月14日，进行总结，完成毕业论文，准备答辩。4指导教师审阅意见指导教师(签字)： 2013年 3 月 13 日西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评定表学生姓名赵珍珍性别女学号05092131专 业班 级科技0904课题名称WLAN环形器的设计与仿真课题类型科研项目难度容易毕业设计（论文）时间2013.3.42013.6.14 指导教师黄玉兰(职称 副教授 )课题任务完成情况论文 (千字)； 设计、计算说明书 (千字)； 图纸 (张)；其它(含附件)：指导教师意见分项得分：开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分；论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分指导教师审阅成绩：指导教师(签字)： 年 月 日评阅教师意见分项得分：选题 分； 开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分；论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分评阅成绩： 评阅教师(签字)： 年 月 日验收小组意见分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分验收成绩： 验收教师(组长)(签字)： 年 月 日答辩小组意见分项得分：准备情况 分； 陈述情况 分； 回答问题 分； 仪表 分答辩成绩： 答辩小组组长(签字)： 年 月 日成绩计算方法指导教师成绩 20 () 评阅成绩 30 () 验收成绩 20 () 答辩成绩 30 ()学生实得成绩(百分制)指导教师成绩 评阅成绩 验收成绩 答辩成绩 总评 答辩委员会意见毕业论文(设计)总评成绩(等级)：学院答辩委员会主任(签字)： 学院(签章) 年 月 日备注目 录摘 要IIAbstractIII引 言11 射频与传输线概述21.1射频简介21.1.1射频概念21.1.2射频应用21.2传输线微带线21.2.1传输线方程及解21.2.2微带线简介51.2.3微波网络与S参数52 环形器概述82.1环形器结构及系统中应用82.2四端口环形器82.2.1环形器原理82.2.2环形器指标103 基于ADS的环形器的设计与仿真103.1利用设计向导设计环形器103.1.1创建环形器设计向导的原理图103.1.2利用设计向导到生成环形器原理图133.1.3对环形器的原理图仿真183.1.4 生成版图并仿真203.2设计环形器233.2.1创建新设计233.2.2设计原理图233.2.3原理图仿真253.2.4版图生成及仿真274 环形器仿真数据的简单分析304.1 Er减小后带来的变化304.2 Er增大后带来的变化32结 论34致 谢35参考文献36摘 要 环行器，是一种常用于通信系统或雷达系统的重要器件，用来实现微波信号单向环行的三端口、四端口或多端口的微波铁氧体器件，利用环行器可实现微波网络的双工、隔离、保护和匹配功能。在发射天线接收这样的雷达系统中它的典型的应用是起环行、匹配、双工的作用。制作传统的环形器是用铁氧体材料来制作的，然而随着通信系统结构逐渐变的小型化、集成化，以及系统工作频率的提高，对环形器的要求也越来越高，要求环形器的质量越来越轻，体积越来越小，而传统的铁氧体器件有时则不满足要求，不利于集成。 本文所研究的是基于ADS软件对四端口环形器的设计与仿真。通过软件设计向导的辅助，设计出中心频率为2.4GHz，并在2.3GHz到2.5GHz范围内，满足S11、S41取值小于-20dB，S21、S31取值大于-3.2dB这样指标的四端口微带线环形器原理图，由原理图生成版图，然后对二者进行仿真。本文所设计的环形器在射频电路中将具有很大的优越性。关键词：环形器，ADS软件，微带线Abstract Circulator device is commonly used within the communication system or a radar system, which is a three-port, four-port or muti-port microwave ferrite device, and microwave signal spreads in a single direction through it. Microwave Network bis-workers, isolation, protection and matching can be realized by the use of the circulator. Typical applications of circulator are matching , ring trip, duplex in the transmitter - the antenna - receiver system in radar systems. The traditional Circulator is made of a ferrite material, however, because of the miniaturization, integration of structure of the communication system , and the increase of systems operating frequency, the circulator requirements are also increasing, which requires that the quality of circulators is getting lighter and lighter, and size is getting smaller and smaller. However, traditional ferrite device sometimes can not meet the requirements , for it is not conducive to integration. The study of this paper is about the design and simulation of four-port micro-strip circulator based on the ADS software. Assisted by the software design wizard, designing a four-port circulator schematic diagram meeting center frequency of 2.4GHz , and when the frequency varies from 2.3GHz to 2.5GHz , the value of S11, S41 is Less than-20dB, and the value of S21, S31 is greater than -3.2dB. Then, the layout can be generated by the schematic diagram, and two simulation can be achieved by the ADS software. The designed circulator of this article will brings a lot of advantages in the RF circuit.Key Words: Circulator ,ADS software, Micro-strip 引 言近年来，随着通信手段的日益丰富和通信技术的不断发展，通信领域经历了巨大变化。信号的通道从有线转为无线、通信方式从固定变为移动、信号传输频率从低频逐渐移到高频，在强大的需求下以及不断提高的技术的有力支持下，与现代通信相匹配的射频和微波电路逐渐发挥出越来越大的作用，而在微波和射频电路中，环形器是一种非常重要的器件，常用于通信系统或雷达系统，典型的应用是在发射天线接收这样的雷达系统中起匹配、环行、双工的作用。 经过几十年的发展，在无数科学家、学者工程师以及技术人员的努力下，射频环行器无论是在理论研究还是实际应用上都取得了很大的发展和突破。在器件工作原理方面，在分析方法方面，在传输线的形式方面以及器件尺寸方面等都得到了极大的改进，微波环行器是朝着体积小、重量轻、结构简单和性能可靠以及频段化的方向发展，现在已有各种形式、不同频段的产品问世，基本上已经形成了系列化、频段化和商品化。据资料显示，近年来我国环行器的产量及销售产值大增。不仅产量提高，产品的性能水平也大大提高，特点是结构小型化、壳体化、低损耗以及良好的温度稳定性，器件的设计开发大有改观。 本论文主要讨论用ADS软件来实现中心频率为2.4GHz的四端口环形器，通过ADS软件自带的设计向导来设计满足环形器指标的微带线参数，从而搭建环形器原理图，重点分析其S参数，并对其进行仿真。随着射频电路的复杂化，使用ADS软件辅助设计，能够更简洁、准确的设计射频电路。351 射频与传输线概述1.1射频简介1.1.1射频概念 射频英文名为RadioFrequency，缩写为RF。表即可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz30GHz之间；射频电流是一种每秒变化大于10000次的称为高频电流的简称。在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。1.1.2射频应用 目前，几百MHz到几GHz频率的无线通信越来越多，全球移动通信系统（GSM）工作于890MHz到915MHz及935MHz到960MHz，全球定位系统（GPS）工作于1277.60MHz到1575.42MHz，个人通信系统（PAS）工作于1900MHz到1920MHz，无线局域网（WLAN）工作于ISM频段的2.4GHz和5GHZ DECT的频段为1880MHz到1900MHz、用于ISM的频段为2445MHz到2475MHz、用于HiperLAN的频段为5150MHz到5350MHz和5470MHz到5725MHz，此外，第三代移动（3G）通信的WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000三大主流标准，宽带无线接入系统（WIMAX）的固定WIMAX标准、移动WIMAX标准也都工作于GHz，使得在此频率范围内的射频电路应用日趋广泛，可以看出，射频技术在各个领域越来越重要1。1.2传输线微带线1.2.1传输线方程及解混合环是微波波段的常用器件之一，而传输线可用于各种微波元器件射频信号的传输，用来传输电磁信号能量，传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。则均匀无耗传输线方程为 （1.1）这两个方程的解为 (1.2） 其中 (1.3)通常给定传输线的边界条件有三种：图1-1 由边界条件确定积分常数已知终端电压U2和电流I2时的解，此时满足,代入式（1.1）可求得 (1.4)代入并整理，可得 (1.5)其中（2） 已知始端的电压U1和电流I1时的解 此时，代入式(2.1)可得 (1.6)将式代入可得 (1.7)已知电源电动势Eg、内阻Zg及负载阻抗Zl时的解；，将这些条件代入式(1.1)可得 (1.8)将式代入(1.1)，即得 (1.9)式中， (1.10)1.2.2微带线简介 一般的传输线由两个或两个以上的导体组成，用来传输横电磁波（TEM波），常见的传输线有双线、同轴线、带状线和微带线等,其中，微带线是最普遍使用的平面传输线之一,它可以用刻程序制作，容易外接固体微波器件，构成各种微波有源电路，而且可以在一块介质基片上制作完整的电路图形，实现微波器件和系统的集成化、固态化和小型化,微带线是在厚度为h的介质基片一面制作宽度为W、厚度为t的导体带，另一面制作接地金属平板而构成的2。如图所示。图1-2 微带线及其场结构 微带线是一种双导体传输系统。微带线中有两种介质，导体带上面为空气，导体带下面为介质，存在着介质-空气分界面。这种开放式的系统虽然易于制作各种电路，但也给微带线的传输带来复杂性，微带线中传输的不是TEM波而是准TEM波。1.2.3微波网络与S参数a微波网络简介任何一个微波系统总是由微波传输线和微博元件组成。研究的方法有两个：（1）电磁场理论的方法：应用麦克斯韦方程组，结合系统边界条件，求解出系统中电磁场的空间分布，从而得出其工作特性。 （2）网络理论的方法：把一个微波系统用一个网络来等效，从而把一个本质上是电磁场的问题化为一个网络的问题，然后利用网络理论来进行分析，求解出系统各个端口之间信号的相互关系。电磁场理论的方法是严格的，原则上是普遍适用的，但是其数学运算较繁，仅对于少数具有规则边界和均匀介质填充的问题才能够严格求解。而网络理论的方法是近似的，它采用网络参量来描述网络的特性，它仅能得出系统的外部特性，而不能得出系统内部区域的电磁场分布，但计算方便，应用广泛，本文采用微波网络方法 。 微波网络法是一种等效电路法，在分析场分布的基础上，用路的方法将微波元件等效为电抗或电阻器件，将实际的导波传输系统等效为传输线，从而将实际的微波系统简化为微波网络，把场的问题转化为路的问题来解决。b微波网络的S参数 S参数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，它对应着一个矩阵，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。用散射矩阵亦能对N端口网络进行完善的描述。阻抗和导纳矩阵反映了端口的总电压和电流的关系，而散射矩阵是反映端口的入射电压波和反射电压波的关系。散射参量可以直接用网络分析仪测量得到，可以用网络分析技术来计算。（1） 二端口散射矩阵图1-3 二端口微波网络二端口网络中用散射参量表示的归一化入射波电压和反射波电压间关系的线性方程是 (1.11)可得矩阵形式为 (1.12) 可得散射矩阵为 (1.13)这些散射参量的含义为二端口网络参量的性质为l 如果网络对称，则有 (1.14)l 如果网络可逆，则有 (1.15)l 如果网络无耗，则有 (1.16)式中， (1.17)（2） 多端口散射矩阵 设多端口矩阵的归一化入射波电压为，归一化反射波电压，应用叠加定理写出多端口网络归一化入射波电压和归一化反射波电压间关系的线性方程是 (1.17)写成矩阵形式为 (1.18)S参数矩阵为 (1.19) 2 环形器概述 2.1环形器结构及系统中应用 环形器是一个多端口器件，其中电磁波的传输只能沿单方向环行，例如在下图中，信号只能沿方向传输，反方向是隔离的。在近代雷达和微波多路通信系统中都要用单方向环行特性的器件。例如，在收发设备共用一副天线的雷达系统中常用环形器作双工器。在微波多路通信系统中，用环形器可以把不同频率的信号分隔开。 图2-1 环形器结构在雷达、微波通信、无线通信以及无线局域网系统中，射频前端部分主要完成无线信号的收发，因此它占有非常重要的作用。大家都知道，无线通信系统中的任一条通信线路包括发射系统和接收系统。收、发系统它们共用一副天线，因此就要将收、发信号分开，所以在天线和接收与发射设备系统连接的地方就必须装置环行器。2.2四端口环形器2.2.1环形器原理环行器是4端口网络，可以由微带线制成，环行器的结构如图2-1所示，环的全部长度为3/2，4个分支并联在环上，将环分成4段，各段的长度如图所示。 图2-2 四端口环行器 环行器具有两个端口相互隔离，另外两个端口平分输入功率的特性，因此可以看做是一个3分贝的定向耦合器。在中心频率处，当环行器的1端口输入信号时，2、3、4端口的输出如下。 到达2端口的两路信号等幅同相，2端口有输出，相位滞后90。 到达3端口的两路信号等幅同相，3端口有输出，相位滞后90。 到达4端口的两路信号等幅反相，4端口无输出。其中2端口和3端口输出振幅相同，因此有如下关系式： (2.1)当环行器的2端口输入信号时，1，3，4端口的输出如下。 到达1端口的两路信号等幅同相，1端口有输出，相位滞后90。 到达4端口的两路信号等幅同相，4端口有输出，相位滞后90。 到达3端口的两路信号等幅反相，3端口无输出。其中1端口和4端口输出振幅相同，因此有如下关系式： (2.2)当环行器的3端口输入信号时，1，2，4端口的输出如下。 到达1端口的两路信号等幅同相，1端口有输出，相位滞后90。 到达2端口的两路信号等幅反相，2端口无输出。 到达4端口的两路信号等幅同相，4端口有输出，相位滞后270。其中1端口和4端口输出振幅相同，因此有如下关系式： (2.3)当环行器的4端口输入信号时，1，2，4端口的输出如下。 到达1端口的两路信号等幅反相，1端口无输出。 到达2端口的两路信号等幅反相，2端口有输出，相位滞后90。 到达3端口的两路信号等幅同相，3端口有输出，相位滞后270。其中2端口和3端口输出振幅相同，因此有如下关系式： (2.4) 在理想情况下，中心频率上它的4端口是完全匹配的。由上面的分析可以得到环行器的散射矩阵如下： (2.5) 由环行器的散射矩阵可以知道，理想环行器为3分贝定向耦合器。2.2.2环形器指标本设计的指标如下：中心频率选择射频段的2.4GHz。在2.3GHz到2.5GHz范围内S11的取值小于-20dB。在2.3GHz到2.5GHz范围内S21的取值大于-3.2dB。在2.3GHz到2.5GHz范围内S31的取值大于-3.2dB。在2.3GHz到2.5GHz范围内S41的取值小于-20dB。微带线基板自选。3 基于ADS的环形器的设计与仿真 ADS(Advanced Design System)是美国Agilent公司推出的电路和系统分析软件，它集成多种仿真软件的优点，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域，数字与模拟，线性与非线性，高频与低频，噪声等多种仿真分析手段，范围涵盖小至元器件，大到系统级的仿真分析设计，ADS能够同时仿真射频（RF），模拟（Analog）,数字信号处理（DSP）电路，并可对数字电路和模拟电路的混合电路进行协同仿真，由于其强大的功能，很快成为全球内业界流行的EDA 设计工具3。3.1利用设计向导设计环形器3.1.1创建环形器设计向导的原理图a 创建项目 启动ADS软件后，在主视窗【File】菜单【New Project】对话框中,输入项目名称和这个项目默认的长度单位，项目名称为RatRace1_Coupler，默认的长度单位为millimeter。【New Project】对话框如图3-1所示，单击【OK】按钮，完成创建环行器项目，同时一个未命名的原理图（untitled1）自动打开。 图3-1创建环形器项目b 搭建原理图在打开的原理图上，选择菜单【File】【Save Design】,弹出【Save Design As】对话框，在【Save Design As】对话框中，输入新建的设计名称为huan_DG1,然后单击【保存】按钮，将原理图命名为huan_DG1。1.在原理图上，选择微带线【TLines-Microstrip】,找到与微带线对应的元件图标，如图3-2所示。2.单击【MSUB】选择微带线参数设置控件，插入原理图的画图区。3.在原理图上，选择耦合器设计向导【Passive Circuit DG - Microstrip Circuits】对应的元件图标。4.在元件面板上，单击RRCplr,选择环行器元件插入画图区。5.插入控件【MSUB】和环行器RRCplr后，原理图画图区如图3-3所示，图中环行器显示为RRCoupler。图3-2微带线元件面板 图3-3未设置参数的原理图c 设置微带线的参数在图3-3所示的画图区中，双击【MSUB】,弹出【Microstrip Substrate】对话框。在【Microstrip Substrate】对话框中，对微带线的参数设置如下。 H=0.5mm,表示微带线基板的厚度为0.5mm。 Er=4.2,表示微带线基板的相对介电常数为4.2。 Mur=1,表示微带线的相对磁导率为1。 Cond = 4.1E+7,表示微带线导体的电导率为4.1E+7。 Hu=1.0e+033mm,表示微带线的封装高度为1.0e+033mm。 T=0.05mm，表示微带线的导体厚度为0.05mm。 TanD=0.0003,表示微带线的损耗角正切为0.0003。 Rough=0mm,表示微带线表面粗糙度为0mm。d 设置环行器参数 在图3-3所示的画图区中，双击环行器RRCoupler电路,弹出【RatRace Coupler】对话框，在设置对话框中，对环行器RRCoupler电路参数设置如下： Subst=”MSub1”,表示微带线的参数由Msub1决定。 F=2.4GHz,表示环行器的中心频率为2.4GHz。 =50Ohm,表示环行器四个端口传输线的特性阻抗为50Ohm。 Delta=0mm,表示用于调谐的分支长度增加量为0mm。完成后微带线和环形器的参数设置如图3-4所示。 3-4设置参数后的电路原理图3.1.2利用设计向导到生成环形器原理图1.在画图区选中RRCoupler电路，并单击【DesignGuide】菜单【Passive Circuit】,弹出【Passive Circuit】对话框。2.在【Passive Circuit】,对话框中选择【Microstrip Control Window】,然后单击【OK】按钮,弹出【Passive Circuit DesignGuide】窗口，【Passive Circuit DesignGuide】窗口的初始状态如图3-5所示。图3-5【Passive Circuit DesignGuide】窗口的初始状态3. 选择【Passive Circuit DesignGuide】窗口中的【Design Assistant】选项，【Design Assistant】选项如图3-6所示，单击【Design】按钮，系统将自动完成设计过程。3-6设计向导中的Design Assistant 选项4 设计自动完成后，选中RRCoupler电路，单击工具栏中的【Push Into Hierarchy】按钮，进入环行器RRCoupler子电路，子电路如图3-7所示，图中给出了环行器的结构和尺寸。图3-7中画出了微带结构的环行器原理图，在原理图中使用了微带线元件（MLIN）,T形接头元件（MTEE）和弧形微带线（MCURVE）等。3-7环行器原理图5.单击子电路工具栏中的【Pop Out】按钮，退出RRCoupler子电路。6.选择【Passive Circuit DesignGuide】窗口中的【Simulation Assistant】选项，设置仿真时的频率如下： Start = 2.3GHz。 Stop = 2.5GHz。 Step = 10MHz。设置完成的【Simulation Assistant】选项如3-8所示。3-8设计向导中的Simulation Assistant项7.单击图3-8中的【Simulate】按钮，系统将自动完成仿真过程，并弹出数据显示视窗自动显示仿真结果，仿真结果如图3-9所示。图3-9 使用模板显示了各个端口之间的传输系数，并从振幅和相位两个方面显示了上述仿真数据。从上面的仿真数据可以看出，由设计向导得到的环行器电路原理图满足设计指标。3-9环形器仿真数据3.1.3对环形器的原理图仿真下面在原理图中插入S参数仿真控件，对原理图进行S参数仿真，并在数据显示视窗显示仿真结果。1. 在原理图的元件面板列表上，选择S参数仿真【Simulation-S_Param】,元件面板上出现与S参数仿真对应的元件图标。在S参数仿真元件面板上，选择负载终端Term,4次插入原理图中，构成4个电路端口。2. 在原理图工具栏中单击地【Insert GROUND】图标，4次插入原理图中，让4个负载终端接地。3. 然后用导线连接电路，如图3-10所示。4. 在S参数仿真元件面板上，选择S参数仿真控件SP,插入画图区中。双击画图区中的SP，在弹出的设置窗口中设置如下： 频率扫描类型选为线性Linear。 频率扫描的起始值设为2.2GHz。 频率扫描的终止值设为2.6GHz。 频率扫描的步长设为0.02GHz。设置完成的S参数仿真控件如图3-11所示。 图3-10 加入四个端口的环形器原理图图3-11 S参数仿真控件5. 现在可以对原理图仿真了。在原理图工具中单击仿真【Simulate】图标，运行仿真，仿真过程中弹出了仿真状态窗口，记录了频率扫描范围和仿真花费的时间等。6. 仿真结束后，数据显示视窗自动弹出，在数据显示视窗中，采用矩形图标显示环行器仿真的结果，步骤如下。 单击数据显示方式面板中的矩形图标，插入数据显示区。 这时会弹出【Plot Trace Attributes】窗口，在窗口中选择。 然后单击【Add】按钮，这时又会弹出【Complex Data】窗口。 选择【Complex Data】窗口中的dB,单击【OK】按钮关闭这个窗口。 在单击【Plot Trace Attributes】窗口中的【OK】按钮，也关闭这个窗口。 矩形图的横坐标为频率，矩形图的纵轴为，由于在【Complex Data】窗口中选中dB，所以是用分贝（dB）表示的。7. 用同样的方法可以给出、和曲线，用矩形图表示的、和曲线如图3-12所示。 图3-12 环形器原理图仿真数据3.1.4 生成版图并仿真a 生成版图(1) 选择原理图上的【Layout】菜单【Generate/Update Layout】,弹出【Generate/Update Layout】设置窗口，单击窗口上的【OK】按钮，默认它的设置。这时又会弹出【Status of Layout Generation】版图生成状态窗口，将这个窗口的内容与原理图进行比较，确认后单击【OK】按钮，完成版图的生成过程。如图3-13。图3-13 由原理图生成版图(2) 选择版图工具栏上的端口port，将其插入版图的四个端口，插入顺序保持与原理图一致。(3) 下面设置微带线的基本参数。为了使版图的仿真结果有效，必须使版图中微带线的基本参数与原理图中微带线的基本参数一致。选择版图视窗中的【Momentum】菜单【Substrate】【Update From Schematic】命令，从原理图视窗得到微带线的基本参数。环形器的版图设计完成。b 版图仿真下面对版图仿真，观察版图的技术指标。(1)选择版图视窗中的【Momentum】菜单【Simulation】【S-Paramete】命令，打开仿真控制【Simulation Control】窗口。(2)在仿真控制【Simulation Control】窗口设置如下。扫描类型Sweep Type 设置为Adaptive。频率扫描起始值为2.3GHz。频率扫描终止值为2.5GHz。所取样点为20个。单击【Update】按钮，将上面设置填到频率计划表中。设置后的窗口如图3-14所示。图 3-14 版图仿真控制窗口(3)单击仿真控制【Simulation Control】窗口中的Simulate按钮，开始仿真。仿真过