《微波集成电路与系统》软件操作文档

1ADS仿真案例1.1基于ADS的功分器仿真设计步骤原理图设计与仿真功分器控件及设置新建工程“Divider_wrk”，新建一张原理图“cell_1”，如图1；在【PassiveCircuitDG-MicrostripCircuits】中选择功分器设计控件“”功分器设计控件“DA_WDCoupler”，放入原理图中。图1功分器控件双击“DA_WDCoupler”控件，在对话框中设置功分器具体指标；图13.5功分器控制设置原理图连接和功分器原理图在原理图中放入S参数仿真控件、Term端口和接地点及板材设置控件，设置仿真参数和板材参数，并按图2中所示完成原理图连接。图2原理图执行菜单命令【DesignGuide】→【PassiveCircuit】，在打开的【PassiveCircuit】对话框中选择“PassiveCircuitControlWindow”，再单击【OK】，得到【PassiveCircuitDesignGuide】对话框。在“SmartComponent”选项中选择“DA_WDCoupler1”，然后选择“DesignAssistant”选项卡并单击“Design”。选择“SimulationAssistant”设置仿真起始频率为1GHz，终止频率为5GHz，步进频率为10MHz。最后单击“Simulate”进行仿真，得到如图3的仿真结果。图3功分器仿真结果返回原理图中，选择“DA_WDCoupler1”，单击工具栏中的，可以看到最终设计完成的功分器原理图，如图4所示。图4设计完成的功分器原理图版图布局与仿真1）生成版图新建原理图“cell_2”，将设计完成的功分器原理图复制到新建原理图中，并用导线连接Term端口和地，以及放入S参数仿真控件和板材设置控件。微带线具体参数采用LineCalc（【Tool】→【LineCalc】→【StartLineCalc】）计算得到，计算结果如图5所示。图550欧姆微带线尺寸计算使隔离电阻失效（单击工具栏中的，再选择原理图中需要失效的元件），部分元件失效的原理图如图6所示。图6部分元件失效后的原理图执行命令【Layout】→【Generate/UpdateLayout...】，弹出对话框，再单击【ok】，生成如图7的版图。图7功分器版图在连接隔离电阻的地方加入一块50mil×5mil的微带线作为连接焊盘。单击工具栏中的，绘制一个矩形，再单击矩形，在右边“Properties”中修改矩形的长与宽，再拖动矩形到隔离电容的两个端点，如图8所示，另一个矩形可通过复制得到。最后在相应位置添加端口，端口需加在微带内部。图8隔离电阻焊盘放置位置2）板材仿真参数设置单击设置板材和仿真参数，选对话框中的“Substrate”，再单击【New...】，新建RO4350板材，如图9所示。图9新建RO4350板材单击【CreateSubstrate】，将右边“conductorlayer”中的“layer”选为“cond（2）”，并在“Thickness”一栏中射中厚度为0.035mm，如图10所示。图10表面金属设置单击“Alumina”层，设计厚度为20mil，再单击【...】，在对话框中将介电常数设置为3.66，损耗角正切设置为0.0037，最终设置结果如图11所示：图11介质参数设置右键单击介质层，在弹出的对话框中选择“MapConductorVia”，再在“Layer”处选择“cond_cond2”。如图12所示。再单击微带模型底层，设置厚度为0.035mm。如图13所示。最后单击左上角进行保存。图12过孔参数设置图13金属底层参数设置频率设置如图14所示。图14频率设置模型设置如图15所示。图15模型设置运行仿真，保存文件。单击菜单栏中的【EM】→【Component】→【CreatEMModelandSymbol...】，再在弹出的对话框中选择【OK】。联合仿真1）联合仿真原理图新建原理图“Cosimulation”，单击，再选择“WorkspaceLibraries”，再右侧用右键点击“Layout”，选择“PlaceComponent”，调出版图模型，如图16所示。图16版图模型调用在原理图中加入端口和S参数仿真控件，仿真频率设置为1GHz和5GHz，步进为10MHz，并添加隔离电阻，电阻值为106.07欧姆。原理图如图17所示。图17联合仿真原理图选择原理图中的版图模型，单击，选择其中的“emModel”，再单击【OK】，将symbol模型与EM模型关联。1）联合仿真数据运行仿真，选择弹出对话框中的，再选择弹出对话框中的S(2,1)和S(3,1)，点击【Add】，选择“dB”，单击【ok】，即可得到最终的S参数图像。选择菜单栏中的【Maker】→【New...】，单击曲线上任意一点，再修改频率点。采用相同方法画出S(1,1)、S(2,2)、S(2,3)、S(3,2)、S(3,3)。最终仿真结果如图18所示。（a）插损（b）联合仿真结果图18联合仿真结果2HFSS仿真案例2.1基于HFSS的天线仿真设计新建HFSS工程打开HFSS软件，新建“Microstrip-Feed_Antenna”工程。对文件进行保存，再设置求解类型，这里选择模式驱动，选择菜单栏中【HFSS】→【SolutionType...】，在新对话框中“SolutionTypes”一栏选择“Model”，再单击“OK”即可。创建微带天线模型设置软件默认长度单位默认长度单位通常为mm，也可在【Modeler】→【Units】进行修改。添加工程变量本例中采用参数化建模，微带天线的具体参数如表13.1所示。表1矩形微带天线尺寸变量名称单位变量值介质基板厚度hmm0.787矩形贴片长度Lpmm22.1矩形贴片宽度Wpmm26.4介质基板（地板）长度Lgmm40介质基板（地板）宽度Wgmm4050欧姆微带线长度L50mm12.1550欧姆微带线宽度W50mm2.38在HFSS中电击【HFSS】→【DesignProperties】，打开变量对话框，单击【Add】，在弹出的对话框中对变量进行编辑，最后单击确定，完成一个变量录入，其他变量采用相同方法进行录入。最终录入情况如图19所示。图19定义全部变量属性3）建立模型（1）介质基板的建立单击【Draw】→【Box】绘制矩形块，也可直接点击工具栏中的矩形块进行建模。移动鼠标，任意选取空间中三点，即可得到新建立方体，其对应名称也出现在左侧模型框的历史树种，默认名称为“Box1”，通过双击“Box1”下面的“CreatBox”对模型的具体坐标进行修改，如图20所示，再单击【确定】，即可得到如图21的模型。图20介质基板具体坐标修改图21绘制介质基板（2）设置介质基板材料单击鼠标右键，执行菜单命令【AssignMaterial】，选择介质基板的材料，也可双击介质基板，点击“Material”右侧的“Vacuum”，选择下路菜单中的“Edit”，再选择材料。单击【确定】，再选择“Box1”，在左侧“name”所对应的“Value”一栏中将“Box1”改为“Sub”。再单击确定，至此，基板绘制完成。（3）绘制地板选矩形绘制图标，单击图标后在平面内任意选择两点即可完成矩形绘制。一般而言，我们绘制的微带天线位于坐标系的XOY平面内，如若需要修改，可利用工具栏中的来选择不同平面。（4）绘制微带天线辐射贴片与50欧姆微带传输线将微带贴片放置在介质基板中心，50欧姆微带传输线连接微带贴片到地板边缘，建立好模型后将地板、矩形辐射贴片和50欧姆传输线命名为“GND”、“Patch”和“Feed”。最后，再将微带传输线与辐射贴片合并为一个整体，按住【Ctrl】键选定这两个对象，单击工具栏中的图标进行合并操作，至此，完成的结构图如图22所示图22最终模型示意图4）设置边界条件（1）设置导体边界条件将辐射贴片和地板设置为理想电导体。选中模型，执行命令【AssignBoundary】→【PerfectE】，再点击【OK】，完成设置，如图23所示。图23设置PEC边界条件设置辐射边界条件右键单击空白区域，选择【CreatOpenRegion...】，再设置工作频率和边界条件，最后单击【OK】即可自动生成，如图24所示。图24设置辐射边界条件5）设置端口平面选择集总端口进行仿真。将工作面调整为XOZ面，绘制矩形，再设置矩形各点坐标，这里矩形的高度设为介质板的高度，宽度与微带线一致。端口坐标如图25所示。选定该矩形，单击右键，执行菜单命令【AssignExcitation】→【LumpPort】，弹出“LumpedPort”对话框，设置端口阻抗为50欧姆，单击【下一步】，再单击“None”，选择“NewLine...”绘制积分线，积分线从端口中心从下到上，绘制完成后单击【下一页】→【完成】。最终端口如图26所示：图26端口积分线6）求解设置右键单击HFSS右侧工程管理栏中的“Analysis”，执行命令【AddSolutionSetup】→【Advanced...】，在标签页“General”中的“SolutionFrequency”选择“Broadband”，再设置“LowFrequency”为4GHz，“HighFrequency”为5GHz，“MaximumNumberofPasses”表示最大迭代次数，这里设置为20，“MaximumDeltaS”为收敛误差，最终设置如图27所示：图27设置求解频率范围7）模型检查与运行单击菜单栏【HFSS】→【ValidationCheck...】，对模型进行检查，全部检查通过状态如图28所示。再次单击菜单栏【HFSS】→【AnalyzeAll】，即可对模型进行求解。图28模型检查通过创建微带天线模型右键单击右侧项目管理栏中的“Result”，执行命令【CreateModalSolutionDataReport】→【RectangularPlot】，在弹出的对话框中选择“SParameter”、“S(1,1)”、“dB”，单击【NewReport】按钮，即可看到仿真结果，如图29所示。图29天线S(1,1)示意图右键单击右侧项目管理栏中的“Result”，执行命令【CreateFarFieldsReport】→【RectangularPlot】，在弹出的对话框中选择“Gain”、“GainTotal”、“dB”，单击【NewReport】按钮，即可看到3D方向图，如图30所示。图30天线3D方向图3IRIS仿真案例3.1基于IRIS/iModeler的射频电感仿真设计进入图31所示IRIS案件库路径，并启动Virtuoso，并如图32点击【Xpeedic】→【iModeler】。图31IRIS案件库路径图32CIW命令窗口创建iModerler工程，点击【Template】→【Inductor】，选择电感模块。如图33所示。图33工程初始化界面点击图33中的【Technology】，选择EM仿真工艺文件“demo.lyr”，文件路径如图34所示。点击图33中的【Location】选择工程保存路径。图34参考用例路径点击图33中的【New】，进入电感设计界面，如图35所示。图35电感设计界面为了创建一个带抽头的差分电感，进行如下设置：1)修改Type为Differential；2)勾选CenterTapped；3)确认电感TopMetal为Metal11。整体设置如图36所示。图36带抽头电感设计界面点击图36右下角【Pcell】按钮，并指定Pcell名字，本例放在Demo库中，如图37所示。图13.44创建Pcell界面打开VirtuosoLibraryManager并在Demo库下新建一个空的Layout版图test，并调用三个相同的Pcell，名字为ind_s_3p_1119。如图38所示。图38在LibraryManager界面新建版图工程修改Pcell的属性参数可以改变Pcell版图形状，如图39所示。（从左至右，分别是1圈，2圈，3圈的差分电感）图39调用版图单元在Virtuoso菜单选择【IRIS】→【Technology】，导入仿真工艺文件demo.lyr或点击【New】，导入实际工艺的ICT/ITF等生成lyr文件。再选中版图，在“iCellManager”界面中点击【NewiCell】，如图40所示。图40IRISiCellManager界面NewiCell中创建匹配，输入端口信息和层次定义。如图41所示。图41新建iCell界面点击图41中的【OK】后，IRIS会自动打开iCell，此iCell名字为test_iCell0，界面下方设置Template为Inductor_2P_Diff；根据实际仿真需要可修改Edgemesh，温度和扫频范围。整体界面如图42所示。图42iCell电磁仿真设置界面点击图42右上角【Port】中的仿真按钮Runsimulation，软件会弹出仿真控制台，对仿真进度进行实时监控，如图43所示。图43仿真控制台仿真完毕后自动查看Q/L，这里利用SnpExpert工具，仿真结束后会自动打开，也可点击【Port】中的启动SnpExpert，仿真结果如下图44所示。图44仿真结果回到iCell界面，点击【Model】，生成等效电路原理图，其生成位置在“Test_iCell0”下面，接着打开右边的“schematic_ckt”，最终生成的等效电路原理图如图45所示。图45等效电路原理图4XDS仿真案例4.1基于XDS的LNA仿真设计启动XDS，其工作界面如图46所示。图46XDS主窗口单击【Home】→【Import】。选择“Cadence”以导入brd文件，如图47所示。然后选择“Nets”和“Components”，所有网络都将以默认设置导入。单击【OK】，如图48所示。最后导入的LNA_Test_165版图工程将显示在窗口中，如图49所示。图47导入版图文件图48导入版图文件图49完成导入选择右上角“Component”中的【IC】→【AddPortsforAllComponent】，如图50所示。在