图4-5 功率分配器的原理图
⑶设置微带电路的基本参数。主要包括控件MSUB的参数设置、微带线的尺寸等参数的设置。控件MSUB的参数是根据所用的PCB板的材料性质来确定的，双击原理图中的MSUB图标就可以对其进行修改， 设置好的控件MSUB如右图所示。其主要参数及其含义为： H:基板厚度(1 mm)；Er:基板相对介电常数(4.5)； Mur:磁导率(1)；Cond:金属电导率(1.0E+50)； Hu:封装高度(1.0e+33 mm)；T:金属层厚度(0.02 mm)； TanD:损耗角正切(0)；Roungh:表面粗糙度(0 mm)。
微带线的尺寸可以通过ADS所带的微带线计算工具来得到，只要在微带线计算工具中设置好工作的中心频率和特性阻抗就可以计算出各段微带线的长度和宽度。点击Tools->LineCalc/Start LineCalc打开微带线计算工具。功率分配器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽度W可由微带线计算工具得到。填入50 Ohm、中心频率935MHz就可以算出微带线的线宽1.85 mm，同样，填入70.7 Ohm和90 deg可以算出微带线的线宽0.96 mm和长度44.86 mm(四分之一波长)，微带线计算工具如图4-6所示。
图4-6 微带线计算工具
⑷S参数仿真电路设置。在原理图设计窗口中选择S参数仿真的工具栏
，将Term
上，用来定义端口1、2、3，并放置三个地控件SP
放置在功率分配器的三个端口与Term连接好。将S参数仿真
放置在原理图中，并设置好扫描的频率范围和步长，频率范围根
据功率分配器的指标确定。在本例中扫描频率起始频率为500MHz，终止频率1.5GHz,步长为10MHz。
⑸S参数仿真。设置完仿真参数后最好先把原理图存储一下，然后就可以进行S参数仿真了。点击工具栏中的Simulate
按钮进行S参数仿真，观察仿
真曲线可以发现与我们的设计要求相差很大。因此，就要用到ADS所具有的强大的电路参数优化设计功能，下面几步就是进行优化的过程。
⑹单击工具栏上的VAR图标
把变量控件VAR放置在原理图上，并依次添
加W、L参数。中间微带线的长度大约为四分之一波长(根据中心频率用微带线计算工具算出)，各个线宽的初始值可以用微带线计算工具算出，微带线的宽度最窄只能取0.2 mm(最好取0.5 mm以上)。在本例中变量有输入/输出微带线线宽W1、W2、两臂的线长L1。变量的初始值为微带线计算工具计算出的值，最小值为0.2mm，最大值应根据需要进行设置。
⑺参数优化电路设置。首先在原理图设计窗口中选择优化工具栏
，放置优化控件Optim并设置好优化
方法和优化次数。常用的优化方法有Random(随机)、Gradient(梯度)等。随机法通常用于大范围搜索，梯度法则用于局部收敛。在本例中选择优化方法为Random(随机)，优化次数为100。然后在原理图中放置优化目标控件Goal
，
优化目标控件用来设置我们需要得到优化目标,在本例中我们总共设置了四个优化目标。由于电路的对称性，S31和S33不用设置优化。S11和S22分别用来设定输入输出端口的反射系数， S21用来设定功率分配器通带内的衰减情况，S23用来设定两个输出端口的隔离度。为了满足设计的指标要求，将带内各端口反射系数S11和S22的优化目标设置为小于-20dB ，两输出端口隔离度S23的优化目标设置为小于-25dB，传输损耗S21的优化目标设置为小于5dB，经过步骤⑷、⑸和⑹后的电路原理图如图4-7所示。
图4-7 设置好仿真、优化参数的最终原理图
⑻进行参数优化。设置完优化目标后最好先把原理图存储一下，然后就可以进行参数优化了。点击工具栏中的Simulate
按钮进行参数优化，在一次优
化完成后，要点击原理图窗口菜单中的Simulate -> Update Optimization Values保存优化后的变量值(在VAR控件上可以看到变量的当前值)，否则优化后的值将不保存。CurrentEF表示与优化目标的偏差，数值越小表示越接近优化目标，0表示达到了优化目标。
⑼观察仿真曲线。优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真的曲线。方法是点击原理图工具栏中的
按钮，然后点击优化控件OPTIM，则控件上打
了红叉表示已经被关掉。将优化控件关闭后重新仿真一次，仿真结束后会出现图形显示窗口，如图4-8所示。
图4-8 图形显示窗口
点击图形显示窗口左侧工具栏中的 按钮，放置一个方框到图形窗口中，这时会弹出一个设置窗口，在窗口左侧的列表里选择S(1,1)即S11参数，点击Add按钮会弹出一个窗口设置单位(这里选择dB)，点击两次OK后，图形窗口中显示出S11随频率变化的曲线。用同样的方法依次加入S22，S21，S23的曲线。为了准确读出曲线上的值，可以添加Marker，方法是点击菜单中的Marker -> New，出现Instert Marker的窗口，接着点击要添加Marker的曲线，曲线上出现一个倒三角标志，点击拖动此标志，可以看到曲线上各点的数值。图4-9是原理图仿真后的曲线图。
图4-9 原理图仿真后的曲线图
观察S参数曲线是否满足指标要求，如果已经达到指标要求，就可以进行版图的仿真了。如果没有达到设计的指标要求，就要重新设定优化变量或优化范围
进行重新优化，只到达到设计目标为止。
⑽生成版图。版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行计算，生成版图前先要把原理图中用于S参数仿真的两个Term以及接地去掉，不让他们出现在生成的原理图中，去掉的方法与前面关掉优化控件的相同。点击菜单中的Layout -> Generate/Update Layout，弹出一个设置窗口，直接点OK，又出现一个窗口，再点OK，完成版图的生成，这时会打开一个显示版图的窗口，里面有刚生成的版图，如图4-10所示。
图4-10 生成的功率分配器的版图
然后在版图上加上100Ω的薄膜电阻 ，版图生成后要设置微带电路的 基本参数（即原理图中MSUB里的参数），方法是点击版图窗口菜单中的Momentum->Substrate->Update From Schematic从原理图中获得这些参数，点击Momentum->Substrate->Create/Modify可以修改这些参数。为了进行S参数仿真还要在功率分配器两端添加三个端口，方法是点击工具栏上的Port出port设置窗口，分别设置为P1、P2、P3，点击OK关闭该窗口。
⑾进行版图仿真。点击Momentum -> Simulation -> S-parameter弹出仿真设置窗口，该窗口右侧的Sweep Type选择Adaptive，起止频率设为与原理图中相同，采样点数限制取10 (因为仿真很慢，所以点数不要取得太多)。然后点击
按钮，弹
射频ADS微波HFSS相关 射频实验四 射频功率分配器
