日志

关于如何在cadence中测量3端口变压器的电感、耦合系数、品质因素

已有 23 次阅读| 2025-11-8 17:50 |系统分类:芯片设计| cadence, 变压器, 电感, 功率合成器

近日，在设计一款2合1功率合成器的时候，对版图进行提参，测试LKQ的时候遇到了困难。问题及解决方法如下：

设计的功率合成器版图及等效电路原理图如下：

可以看到，有一个初级线圈和两个次级线圈。目的是测量三个线圈的电感和耦合系数以及Q。

在测试的过程中遇到了困难，原因如下：

一般的变压器是二端口网络，我们会根据SP扫描后的Z参数去进行计算。但是在这个设计中，是没有Z参数的。比如Z12的定义是V1/I2,此时要求端口3必须开路，但是在这个电路中，端口2和端口3共用一个回路，加入端口3开路，那么端口2也将没有电流流过，也就是说Z12分母为0.所以无法用Z参数测量。

有一种思路是根据Y参数去计算，在此电路中，Y参数是存在的，短路对于测量没有影响。但是实际上去算一下就知道很复杂。先不说3端口，单是用Y参数计算2端口的电感，就是一项很复杂的工程。

所以这里提供一种很巧妙的思路，需要满足两个次级线圈对称即可。也就是说尺寸大小、和主线圈耦合程度应当相同即可。这一点是很好满足的，因为在设计功率合成器的过程中，本就应当保证各端口之间的平衡性，来保证不错的效率。

满足对称性后，可以将一个端口短路，变成2端口网络进行测量。电路图如下：

对于2端口的变压器，用Z参数进行测量K Q L 不再赘述，十分简单。公式如下：

其中，次级线圈电感为假设的2端口网络电感值除以2，因为相当于是把两个次级线圈合成一个线圈进行测量。

对思路进行验证，这里设置耦合系数为0.5，各项参数如下进行测量:

结果如下：

可以看到，除了Qs和Qp随频率有点变化之外，所有参数测量均正确。也就说明思路是正确的。