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摘要:在射频/微波领域,经常接触到微带线的制作。仿真微带线的软件很多,如HFSS,
ADS和Shortcut等。本文总结了采用ADS2014仿真微带线的流程。
设计PCB的考虑主要基于价格和尺寸,因此FR4板材常常是4G以下应用的首选。对于宽度
为0.44mm和长度为18mm的微带线,在4GHz的插入损耗约0.15dB。如图1所示,所以,对于
一些对插损要求严格的应用,应该考虑使用更加专业的板材,如Rogers。
图1 宽度为0.44mm,长度为18mm,金属间距为0.23mm的FR4板材的损耗曲线
微带线的模型如图2所示,其中H1为两层金属之间的距离,T1为金属厚度,Er1为金属之
间填充介质的介电常数。
图2平行板微带线的模型
模型解读如下,微带线的一个重要参数为特征阻抗Z0,在理想情况下,,因此,在特性
阻抗Z0与金属距离H2成正比,与传输线w1成反比,这就是在设计的时候,经常选用4层
金属的原因。当选择4层金属的时候,经常将第二层金属作为“地”,进而减小了H1,
从而减少了线宽w1。
如下为采用ADS仿真微带线的步骤:
步骤1:确定两个FR4板材的参数(一般需要向厂家确认):
介电常数er=4.0
损耗角正切tand=0.01
步骤2:确定厂家的工艺加工参数,
两层金属之间的间距H1=0.23 mm
内外层金属的厚度T1=18 um
走线金属的电导率Cond=5.8e7 S/m
步骤3:采用ADS的LineCalc辅助工具计算传输线的线宽
打开ADS2014,新建一个新的Schematic,在点击Tools-LineCalc-StartLineCalc打开
LineCalc界面,该步骤如图3所示。打开的界面如图4所示。如图5所示,在LineCalc界
面中,Substrate parameters和Componnt Parameters是用户根据实际情况输入的区域
(红色框),而Physical和Electrical为软件计算结果显示的区域(蓝色框)
图4LineCalc界面
图5 LineCalc界面模块分类
步骤4 在LineCalc界面中,填写板材的相关参数,如下图5的红色区域部分所示。
步骤5 在Electrical区域中,填写Z0=50 Ohm, E_Eff=90 deg,如图6所示
步骤6 点击Synthesize,即可计算出传输线的宽度w和长度L
w=0.44mm
L=18.06mm
步骤7 在新建的schematic中,按图7配置仿真电路
图7 微带线仿真电路配置示意图
步骤8 显示仿真结果(S21,x轴配置为log),如图8所示