根据ADS的混合环的设计

1、目录课题名称设计要求设计原理2 .搭建混合环原理图3 .计算微带线参数并完成最终原理图.7五、原理图仿真.7六仿真结果分析 七设计总结参考文献:电磁场与微波技术课程设计课题名称：环形耦合器的设计与仿真 设计原理: 混合环是微波波段常用的器件之一， 它是一种耦合器，可以用来监视 功率和频谱，把功率进行分配和合成，并可以构成平衡混频器和测量 电桥等。混合环是4端口网络，可以由微带线制成，混合环的结构如图1所示整个环的周长为3/2入g ,四个分支线并联在环上，将环分为 4段，4段长度如图所示，入g为混合环波长。混合环有两个端口相互隔离，即从一个端口输入信号，另一个与之隔离的端口没有信号输出，与此同时

2、另外两个端口平分输入功率， 因此可以看作是一个3dB定向耦合器。当端口 1输入信号时：到达端口2的两路信号等幅同相，端口 2有输出,相位滞后90度；达到端口 3的两路信号等幅反相，端口 3无输出；达到端口 41的两路信号等幅同相，端口2 4有输出，相位滞后90度。其中端口2和端口 4输出振幅相同。因此，有S?=S ?=（ -j），S?=0端口2输入信号时：到达端口 1的两路信号等幅同相，端口1有输出,相位滞后70相位滞后90度;到达端口 3的两路信号等幅同相，端口 3有输出，1 1度；到达端口 4的两路信号等幅反相,J端口 4无输出。其中端口 1和端口 3输出振幅相同。因此有S?=（-j）,

3、S?=j ,s?=o；当端口 3输入信号时：到达端口 1的两路信号等幅反相，端口 1无输出；到达端口 2的两路信号等幅同相，端口 2有输出，相位滞后270度；到达1 1端口4的两路信号等幅同相/端口 4有输出，相位滞后90度。其中端口 2和端口 4输出振幅相同。因此，有S?=0,S?=j , S?=（-j）;当端口 4输入信号时，到达端口 1的两路信号等幅同相，端口 1有输出,相位滞后90度；到达端口 2的两路信号等幅反相，端口 2无输出；到达端口 3的两路信号等幅同相，端口 3有输出，相位滞后90度。其中端口 1和端口 3输出振幅相同。因此，有18?上 72(-j),s?=0,s?= 42

4、(-j)在理想的情况下，它的四个端口完全匹配。由上面的分析可以得到混合环的散射矩阵为0 j 0S丄j0j0720j0j0j0由混合环的散射矩阵可以知道混合环为 3dB定向耦合器。设计指标工作频率：35ghz介质基片厚度：0.5mm介电常数：2.2tan 0： 0.008四、铜导体厚度：0.5 :设计步骤mil1.项目创建*创建一个混合环项目我们所设计的原理图及仿真结果都将保存在这个项目中，将此工程命名为suhangads，操作如下图2，点击OK完成创建。ft- Vot rijeqtHam 4I C : u£eT sldtfaul t'ki siihangalsBr ows.2

5、dI ADS Slaiidsrd： Length unitmil二View Details.,.CancelHelp*选择端口数量（混合环为四端口输出）如图 3所示词 S clL«*a.t£ c Ta zqsd：i StaxtSt eL £y the nttvork rri esC-i r c-Lii + Stiip Nam G PortsFi rti sKffumber of porta | 4(* Use default symbol 广 Allow symliol select! on-Frflj ect Technclflgy Files；Ktlp1C&#

6、171;ncel 1< B&ck 1H«Kt >1于是出现如下图4结果StartMajx FcrtsFiniihFoft ¥Subciicicit pjrt naoeh|F1|P2hP1珂Bams the lubcircuit portsCir :uil SetupShew instrTicti ijti £cr canpL&tizig scEemtticHd.pCuictl< BubFinish按finish结束搭建混合环原理图完成创建后将自动打开一个未命名原理图(1)选择【File】中的【Save Design】将原理图命名为

7、isuhangads35.文件名 CM)： iEHLhanfadE保存奘型：I*并保存。如图5在原理图元件面板列表上选择【Tli nes-Microstri p】中的微带线参数设置控件【Msub】，如图6和【Passive Circuit DG-Microstrip circuits 】中的混合环元件【RRCpir 】RRCPLR的参数如图8闊 l<4-leccC . 4 «注 d« 匚L i uluiEK上 j ilh ', w kdSA_RIC v 毗lu _八 1:1 AZi£± V«ir«tiff点£=

8、1<1吨.二laLWjTijlerlFW5 GHr Z*丸 OhfDsLii-O iil2MSUB的参数如图9所示MSUBInst Atas Wdt (nwi6<5t4r t ： 5tip>)|M3utlSelect FareterH=0, 5 rum*Er=£ 2Ww=lCflni=l.(?E+50 Hii=l 0e+Q33 mm T=0.01£T mn 14fJ)=O.Kou=0 fem Condi 二 Fond"C«niE=c-Jiid£* lnll="di el" Biel2="(li e

9、l2* Hcle="h(?ir 0 ;"dAdd1Cut11Paste1将他们插入原理图画图区参数设置如图10MSutJLnA R F? Cirjii'=-u11 ：=iim Qi UA_RHCCU pl&n Sub注三 “MS""” r=35 QHz "=50 Ohm -r.i GL IBMlSubl'HmO 5 riHTiEr=2 2- M ijr= n - - .Coiid = 1 .Ot + 5U .I li<j1riHiiTO 6 1 mm'TeinC=Q O Qa-Rouah=0 rnm注：Ms

10、ubH表示微带线基板厚度;-0&lta=0 mni- -Er表示基板相对介电常数;Mur表示相对磁导率;Cond表示相对电导率;Hu表示封装高度;T表示导体层厚度;TanD表示损耗角正切;Rough表示表面粗糙度;RRCpir中Subst表示参数由Msubl决定;F表示混合环中心频率;Z0表示四个端口传输线特性阻抗;Delta表示用于调谐的分支长度增加量(3)利用设计向导生成混合环原理图在画图区选中RRcoupier电路，并单击【DesignGuid】菜单中的【Passive Circuit】，弹出对话框，在对话框中选择【Microstrip ControlWindow 】，单击 OK

11、，弹出【Passive Circuit DesignGuid】，在窗口中选择【Design Assistant】中的【Design】，系统将自动完成设计过程所得结果如下:h f H ' I.辰£. 阳1诩-也5血".Z/irO'.pJflmr W3=n S39mT?/3=l.e34r.m，.C JTfl；S J5sr='lJ&J3T '' Vk-0 33? rn''' Angn-tt 'lfl'>#lii. 4«4J,O74» irrt'1,lee &#

12、39; .-右羽 . 3-oiH-U3ii51.恪*-0砖気EE w=D gas mmA!jS3自 mmvr.'. F 等T p I r"SuC<t：1ll5uC'l- 押二即939歼-RattMjrrm r-nr ''-PM-£jbi：=Ta£jbi-叫 2 0030 PCwa=i RFR m币呼CL h.-疋IILGur'Jcfl-Eubst-Eubr .'(ft.atJRi 3 -C.J?3? nFNum 14Pl .Hupi=3IIFa-P；.iP I .Ihlim = IIIf.-r. r TCurv

13、sl'sutrt：-MSut! r WmTi 爭H rrlm 4JF冲沪丹Radijs=-0 3733 mm IT亍-00片-£iriMl=V£LL"WADMPrvm71 Z,SgntJlASLl；!"wsb.siw mn'(.i T m'rr 'f. '；'.；tjrwS- -S jlJitTISubl-,利I 乂-M& rtlffl 心1片 '''R *:luDT7阳 EmblL IJTL.ISs-pfljDr 谕十ft启;aw nn (_i Ir. G._ h 上 酣心

14、4 ' Sfjbet'-MSofc V 脚>0肿* rr mRac u A -0n n（4）在微带线元件面板上选择 MLIN、Term和Ground ，4次插入原理图画图区。在此电路图中插入微带线参数控件 MSUB，和S参数仿真元件并设置如'5-PARAWTERSwsub-E Paran -.SP1 .31art=25GHz51o(j-4D GHzSlep-O.t35 &rt'Z L % 丨 &- M £ ubd -'.H-O & iTiM .Eh工2Mun 1'Cbnd= 1 .&£ *

15、50'-HL=i:0eMjS3 mm、 -T=O.G127 rriiri - .TajiO-O.WB,.”RoLigpOmiT ”图所示参数:S参数扫描控件参数意思如下:Start=25 GHz，表示频率扫描的起始频率为 25 GHz 。Stop=40 GHz，表示频率扫描的终止频率为 40 GHz 。Step=0.05 GHz ，表示频率扫描的频率间隔为 0.05 GHz 。3.计算微带线参数W和L并完成最终原理图选中MLIN，鼠标移至【Tool】菜单中的【LineCalc】，单击目录中的【Start Lin eCalc】将MSUb中的参数及中心频率填入弹出框中并计算,所得结果如图所

16、示ar an itersEl-Fl4. £0)|1.000 1卵丸D. 5D0nr1.0(*333nn'10 DEDnn*k j聆T1仏".>A匚cmp茗id Ftf uietcrTviin6. JJUG;iz VndFKysml¥Fyn-htTi zaztt lit0 532625 nn VE_ECt - 3 001ft_DE M 0 063实】I即讣=0.03SJ/A50.003VE30.UJJM忙V11 1忆A1 1M1V ill；将所得W和L参数赋给原理图中的MLIN，将四个负载设为50欧姆就可以得到最终原理图了，最终原理图如下:Tbe2 E

17、uli3)=''MLuh i'. Wl=Q.'527 mn W工0益Thinhim5 k- .1 M=皿'El ZfSO帥叫口册血MglE 毛 CFidius=C SE mmMl dTL£ub5fe= 'M3ub''W=0 3336?5 iniL=l S mm aXktUf/s.C«Jivf2Mn-Ms.jsr *刃昭mn -AglF=GQPadiiKaB mmWbcTesI34A4"船曲 'A 'iS37 rrm 中r 5严伽W3=C 初 nunXTEE - £uhfi=&

18、#39; VlSuhl-'-Wl =11.7 irm .W；-3.527 liim打一7.別 1 mrri d!lr.NuRim Ciivefi 丁刃)OhmSubsNSutd" -V/=D 527 mm.Angl尸bDPadius=f 3£ mmMUNTU-Su如怦川吕曲r 姑0.0裁匹吭 1=1 斤 min 11miip、'.tbt” Curvea Su btt- hrtS ub'1'tSubl *帰miriimhiVi S niTi -Mijlo-30J , . . sciui=5.eG mmsntb'IfefiiSub讥 MS

19、mLJ '11-QS? rnm W2-05mni Wj胡田i mm五、原理图仿真MLIJ - 12 . Subil-'MSubl" 昭口翩IT m L-QS' imi'K- :HPV -Cirvea3皿匚皆SuHgj 5Wm负 治张钊 - Miller Curvfli -5q3St=M5uljl' 冋 57? uni - JL '-.- 4ijlE=mTL1 . . RadlusSje& mmiuti- VlSuh!'W=C5：rTm''旦却Im”.4<<t±='if III

20、H Hijrrif=4 逝Ohm爲:FArl=J m L 3 - - - -J丿袁F - - 哗5I T S V- ITlwTeriTkl Suni=j 'Z-30 0tirn单击原理图工具栏中的仿真【Simulate】图标，运行仿真，仿真过程中弹出仿真状态窗口，记录了频率扫描范围和仿真花费的时间等。仿真结束后数据显示视窗自动弹出，单击数据显示方式面板中的矩形图标，插入数据显示区，给出S各参数仿真结果如下（下图）：-10-六、34-J3.6-z-I5_in6 J亠产4一-5D45rr3q=6.®DGHl rt3Q=6 25DGHE2E2.1- i.a-req=6 2S0GHi

21、 畑侣I户2(他5.75OGI-Z4,')3.DI0阳哽q WHc 幅(F&T馳GHi rtei-叩zJ-7/z/噱、/ f/rtf TP1«/y|Z5*遣hoc, OMlFtrcq. 0119.*他乙J kt£0 fl,r?.eftec, G吨5254SO 盹 94仿真结果分析rn 1heq -C.TOaOKidB(31.1)>=-32 4旳K-6.2：O<2E(Sf1,1)=-32.1l1Ifi5frBq=5 75aGHz dBf 3(3,1)32.046 in.ieq-S.2S0GH2 :B(3f3.1)=-32.931rn 13 r-tsj-e.OCOGHz CIB明 Ijg QSe们在仿真中给出了 S?S?S?,S?iB的矩形图以及S?S?勺相位矩形图具体数据如下:S?JB 的矩形图：f=5.750GHz