手把手教你仿微带耦合器(ADS)

微带定向耦合器S参数仿真一、软件启动1.1、启动软件※启动软件AutodeskAgilmntSietl：±1呂tudj30IFUSBC:uTiera金山词霸2005MicrosoftOffice金山垂爾6AIlSDocmEnt注tionFrotel99SEWindow2忧化大师播放工具附件AgilentTechnQlogiesAdvancedDesignSystem2003AImdaliziiig...AgilentEEsofEDA1・2、建立新的Design※启动后进入如下界面探创建新的工程文件：File>NewProject,文件名为sample,设置单位为millimeter※新工程文件建立完毕※设计窗口自动打开探在设计窗口中创建新的Design：File>NewDesign，命名设计为microstriplinecoupling，此时默认单位为millimeter探点击OK后，设计窗口上方出现[Sample_pij]microstriplinecoupling的标题建立微带耦合器的电路原理图2.1、选择微带线工具栏※在设计窗口的下拉式菜单中选择Tlines-MicrostripMSubMSUBMSublH=0.93mmEr=4.6Mur=1Cond=1.0E+50Hu=1.0e+033mmT=0.035mmTanD=0Rough=0mm2.2、创建微带线参数控件在TLines-Microstrip+工具栏里点击微带线参数控件&，在原理图中放置一个该控件。

探双击原理图中的微带线参数控件图标，激活其参数设置对话框，其参数的含义是：&H：基板厚度&Er：基板相对介电常数&Mur：磁导率&Cond：金属电导率&Hu：封装高度&T：金属层厚度&TanD：损耗角&Roungh：表面粗糙度※设置基板厚度为0.93mm,介电常数4.6，金属层厚0.035mm，其他参数使用默认数值即可，特别要注意参数的单位2.3、创建耦合微带线模型※在TLines-Microstrip工具栏里点击耦合微带线模型寿|，在原理图中放置一个该模型※双击原理图中的耦合微带线模型图标，激活其参数设置对话框，其参数的含义是：&w：微带线宽度&S：耦合微带线间距&L：耦合微带线长度&Temp:温度&w1、w2、w3、w4CLinlSub.st=,,MSubr,W=w1mmS=3mmL=10mm''四个端口引脚宽度（在Layout中）探设置微带线宽带为w1（mm），此处的w1为一个变量，将在后面定义其数值，千万注意不要漏掉单位，注意区分大小写；设置耦合微带线间距为3mm，耦合微带线长为10mm其他参数可以不设置，注意基板名称为“Msubl”2.4、创建微带线模型在TLines-Microstrip〒工具栏里点击微带线模型，在原理图中放置一个该模型对|探双击原理图中的微带线模型图标，激活其参数设置对话框，设置微带线宽带为wl(mm)，设置耦合微带线长度为L2(mm)。

其他参数可以不设置，注意基板名称为“Msubl”mm)的微带线模型2.5、创建微带线片段模型|TLines-Microstrip工具栏里点击模型泳,在原理图中放置一个该模型MLibralicrostripOpen-CircuitedStub:1MLOCInstanceName(narn已日『twtop》］〕TL2-£已lectPararri已!：已『Subst="MSub1"W=w2mmL=2.5mmV/all1=2.5e+028mmWall2=2.5e+028mmTemp=Mod=KirschningF'drameterEntryModeEquationEditor...□ptimization/Statistics/DOESetup...!/DispIdVparameteronschematicCutPaste|ComponentOptions...Help、/白乙MLOCTL2'Subst="MSub1'W=w2ITlTTl'-L=L1mm-，激血其参数设置对话框,设置微带线宽带为w2(mm),设置微带线长度为L3(mm)其他参数可以不设置，注意基板名称为“Msubl”工具栏里点击模型黑,在2・6、创建T型微带连接模型|TLines-Microstrip原理图中放置一个该模型。

探该模型的作用是连接交叉的微带线，它没有长度的概念Teel---Sub.st="MSub.1"W1=w1mmW2=w1mmW3-w2mfn'工具栏里点击模型黑,在工具栏里点击模型黑,在探双击原理图中的该模型图标，激活其参数设置对话框，设置W1、W2为w1(mm)，设置W3为w2(mm)W1、W2分别为左右两边的端口宽度，W3为下面的那个端口宽度其他参数可以不设置,注意基板名称为“Msubl”2.7、创建倒角微带线模型探在TLines-MicrostriP”工具栏里点击模型恚，在原理图中放置一个该模型※双击原理图中的该模型图标，激活其参数设置对话框，设置角度Angle为90度，微带线宽带为w1(mm),倒角系数M(其定义参见help)为D其他参数可以不设置，注意基板名称为“Msubl”』1MBED-.Bend4...Subst="MSub1W=w1mm'Angle=90'-M-D---探该模型的作用是倒角该模型与模型JSz和模型的区别在于：模型盘的角度为90度，倒角系数为0.5,模型盘的角度为90度，倒角系数大于0.52.8、创建变量控件※将前面的模型组合在一起（有一些需要复制多个），即得到下图所示的耦合微带线模型。

MI—d'TL9————TL20'Subst="MSub1"'Subst^'MSubl"'-W=w1mm-„-L-10rnm---W=w1mm-•L=L2mrn--=,,MSub1"=90.MLOC'•TL8•••Subst^"MSub111Wi=w2mm.MBEhBendSubsW='-?yITnrrrAngltM=DJLMLOC'TL22--占ubstMMSubl11.Wtw2rmn.h.MLirHTLISubMTEETL11Te'eS-Sdbst="MSub1"-Subst="MSub1"-•w=w1mm••W1=w1rnm--.L=L3rnm...W2=w1...W3=w2rnmMCLIN'CLin2''Subst=HMS-W=w1mmMLOC...TL7Subst^MSubl"W=w1rnm''Xi.xTL23Subst="MSub1"V/=w2rnm'TL11：TL1bSubSt^MSUbT"•SUbsr^'MSubl"W=w1mrn-•-W=w1mrn-L=L2mm...L=l_3mm..•MTE=••TeeMLINTL14''''Subst^'MSubl"W=w1mm-•..Sutist.=,,MSub111W1=：w1mrnW2=w1mrn'W3：w2mrn'TL19•SUbst^MSuM"--W=w1mrn--.L=L2mrn...MLINTL21Subst=,,MSubTH'W=w1mm---MTEETeeySubEt=,,MSubTH•W1=w1-mm--W2=w1.mm..W3=w2mm-MTE:•T已已：i.Suki^-"MSubl11.W1=w1mmW2-=w1mm'W3：：w2rtirn''※在前面的微带线模型中，使用了诸如w1、L1等这样的变量来代替参数的数值，在仿真前必须创建与之对应的变量控件并赋值。

设置变量控件有助于简化仿真※Instancer-Jarne[nameIVanableorEquationEntryMode|StandardEquationEditor...Uptimization/Statistics/DOE5etup...CutIPaste|Cornpu门已门tOptions...[*/Displayparameteronschematic|VariableValu已:Variabl已equationVAR1w1=1.63在设计窗口中点击團并放置在原理图中，双击原理图中的该模型图标，激活其参数设置对话框，设置变量名为W1,数值为1.63方法同上，创建变量w2并赋值为0.6mm,创建变量L1并赋值为2.24mm,创建变量L2并赋值为1mm,创建变量L3并赋值为2mm，创建变量为D并赋值为0.6变量不仅可以是字母，还可以是多个变量的方程，更详细的用法见Help三、原理图S参数仿真3・1、创建S参数扫描控件和负载※点击※点击|TLines-Microstrip，选择Simulation-S_Param，放置Term1、Term2、Term3、Term4在原理图中作为50Q负载。

探点击士，分别放置在四个端口接地探点击彎，放置S参数扫描控件探修改S参数扫描控件的频率范围为850MHz〜950MHz,扫描步进10MHzMLInTL15Subst^'MSubl"W=w1minL=5inmTenTerinlNum=1Z=50OhmS-PARAMETERS|S_ParamSP1Start=0.85GHzStop=0.95GHzStep=1.0MHz※最后得到的原理图如下所示S[saAple_prj]Microstriplinecoupling*(Schnatic):]File蚤五七SelectViewInzertQpticmE；ToolsLayoutSimulaWindowD5Tl：=ljtiicLinkDeeigrL(juideHelp|Simulation-SParamnuptionsSwet-pPlanPrmSwpOscTestTermNdSetMaKGainPwrGainVoltGainVSWF；陽inRiphJMu3]|VAR耳0|士|劇曲|飼\|意|曙'IHifiidis*hi.icxfcrIrhm'i-T.icxt'rojhi-砒rZRSDOIm'V^wTrnrh''V^wlmfti--LR-IOMm-Ln.IDmm.TermINujn-ICUnZGdbfkR=I7aaJVvME-ENDBend&丸心皿wImmrrwk-WVAP3.r.TTEETLI?a*fhT.cxfci'tlii>^wlmm'3jbfI'V^wtmmLr-L3mm-Term+Nujn-+二女｝CilECXlDfh7.TJ.I>IWl-wImmW2>wl.Tee9atsfrWl-wl-mmWZvwl.mru.VVS-w^mno.mv?p..m.；左•..VAP+....VJ?.F5L2>IL>2CXtfI'A^wTmrh.TtBn...TermsMuin-Z'^SDOIm'l^hujc..1tLZ3..MEENDBifeM?•加:FhT.'&frlpW^wImm••沁!#知..r.1-DTLI6SjbftT.fcijV^wfmmL--L3mm--'加刖卜中曲如PV^wlmm*mm••-'□W^w^mm'L-LIAim'S-PAF^hIETERSHLIM...TLIS...占插hiicifcI'TerrnTtrm>•Nliti"3••^50aim.3PLQ»3f>D^5PH?Glop-Cl.-KGH：Skp-lOHHzSelect:Enterthe：s+：=Lf+ingpoin+0i+ems(wire13.750^5.500T.125^0.375in跑3.2、仿真（Simulate）探点击镰或在下拉式菜单Simulate中选择Simulate（快捷键F7）,即开始仿真。

探仿真开始后会弹出状态窗口，显示相关信息若状态信息显示错误，应根据提示检查原理图中的错误并重新开始仿真3.3、仿真结果显示※仿真完成后会弹出一个数据显示窗口，可以用表格、圆图等形式显示仿真结果探点击垂，把一个方框放到数据窗口中去，会自动弹出对话框,双击S(l,l)或点击S(l,l)然后点击>>Add>>，选择需要的显示形式并点击OK※此时数据显示窗口会显示出仿真结果探在数据显示窗口中点击Marker>New,添加一个小三角显示符号,它会显示出该频点的S参数数值使用鼠标或键盘可以移动它区〕Dataset?'andEquat:unsTracesIPlotTraceshAttributes:1111111111111111111厂「1111111111111|1234||5E；?8S\令E3OAmicrafitfipline.couplingPorlZ(1]PorlZ(2)PorlZp]PorlZ^iAdvaneed.ShowHierarchyManageDatas^S.<

对于上面的模型来说，使用原理图仿真得到的结果是不正确的因为在原理图中，如不使用耦合器模型，系统不会考虑两段靠近的微带线之间的耦四、自动优化4.1、创建优化控件※下面使用一个比较简单的微带耦合器模型演示自动优化功能MSub-MSUB————-MSubl----.H=0.93mm...Er=4.6Mur=1''''-Cbnd=1.OE46O'--Hu=3：9e+034mil--T-0.035mm.T^nD=O....Rough=0mil+f.lerm.Terml'Num=11Z=50Ohr1THT...Term2Num=2'Z=50Ohm-S'aram'SPt...Start=850MHz''''Stop=950MHz''''Step=10MHzS-PARAMETERS'If'erm..Term4Num=47=50OhmMCLINCLinl''''Subst="'MSubr''W=1.63mm--S=Smm•L=Lmm...Term'Term3-Muin-3-Z=5QOhm.S=1.0區縊---L=5-,选择Optim/Stat/Yield/DOE点击Simulation-S_Param※点击，加入优化控件。

※设置优化控件&双击原理图中的优化控件图标，激活其参数设置对话框&选择适当的优化方式&随机法（Random）常用于大范围搜索梯度法（Gradient）常用于局域收敛重复次数（Numberofiterations）不可设置过大，会大大增加仿真时间0ptim1Random3R5□KApplyHelpRandomGradientRandomMinimaxGradientMinimax□uasi-NewtonLeastPthMinimaxRandomMaxHybridDiscreteGeneticNominalOptiMization:15ParametersDisplayOptimInstanceName.OPTIM.Optim'Qptiml■ QptimType=Random'Ue已AIIGoals=y已s-Maxlters=25.D已引「已dError=0.0StatusLevel=4FinalAnalysis="None"NormalizeGoals=no■ SetBestValues-yes-Seed=.SaveSolns=noSaveGoals=yesSaveOptimVars=no•UpdateDataset=yes■ SaveNominal=yes-S日卡已AlIIt已「ations=no.Us已AllOptVars=.y已sNumberofiterationsOptimizationTypeStoppingcriterionOptimizationGoalandVariableSetupUptGoalPlp+VarUseAllGoalsinDesignSelectOptGoalAdd|Cut|PasteCancel4.2、创建优化目标控件探点击［nJ，加入优化目标控件。

※设置优化目标&双击原理图中的优化目标控件图标，激活其设置参数对话框&设置优化目标：在S参数控件SP1的频率范围内的dB(S(3,l))&设置优化目标数值为-29.5dB〜-30.5dB，权重(Weight)使用默认fornoninal7typeoptimization:15GoalInstanceNarne(ndrne[])[OptimGoallSelectF'drarneter.GOALExpr='也⑸4/1SimlnstanceName="SP1Min=-30.5Maw=-29.5Weiqht=FlanqeVar[1]=FlanqeMin[1]=FldnqeMax[1]=AddICutJPasteIh4已asurementEquationsSelection:)/Displayparameteronsch已「mmticCompo门已门tOptions...GoalOptimGdaHExpr^MBtS^.T))"---SimlnstanceName="SP1Min=-30,5Max=-29.5Weight=RangeVar[1]='''RangeMin[1]=Rang.E:-:pr:GoalexpressionOKApplyCancel探用上述方法再添加一个优化目标控件，优化目标为dB(S(4,1))小于-20dB。

※当优化控件为多个时，可以根据侧重点灵活设置权重4.3、设置变量控件优化范围※设置变量控件优化范围&双击原理图中的变量控件图标，激活其参数设置对话框&点击|”timEtion/S诩蚯和DOESetup...|,选择激活(enabled)并设置优化范围(一般来说越小越好)注意原来的参数数值必须在优化范围内&如果不希望设置的优化范围起作用，则选择Disabled即可VARVariableValueName匸Insta门匚已Name(ridme[])|VAR2-SelectParameterVariablesandEquations:15X関1严1図Varidblt：orEqudtionEntryModeStandardEquationEditor...□ptimization/Statistics/DOESetup...两DisplayparameteronschematicComponentOptions...EnabledEnabled|ContinueDisabled口已引nalValueImin/maxstProductionTumng4.4、自动优化仿真探点击曙开始仿真,仿真完成后，选择菜SimulateWindow[I四lsjtiicLinkDesignCuiSinnjlatEFTSimulationSetuji...StopandReleaseSimulator...TuTLing.-.Sm：±ftSimijlationWiE：=Lrd...HigtLlightNode...Ann口t注DCSolutionDwtailedDeviceOperatingFoint单Simulate>UpdateOptimizationValues，此时已将仿真最佳参数导入原理图点击o，禁用优化控件和优化目标控件。

^SToPTiivrUpti-CTlOptim-1.....□ptimT:i>pe=F：andomMaxlters=2i5DesiredErrbFiO.O'St3tijsLevel=4\-FinalAn3lysi5^"Ni：Norm^ljzejjo^l^.SetBestValueMSuti•MsUB.MSub.Ierm.Term1Num=1^=600I-Term.Term2Num=2Z=5uOhm£OpiimVa-r^no•IUpdateP3t3se.t=y.es,Sa/eNominal=yesSaveAlIIterationsnoI,/UseAlluptVars=He£'>1ur=1/cdnd^l.OE^SO'l-Hu=3：ye+U34m1-T^0.035.mrn|vT^nDi=O..'Rouqh=0mil[\]VAR''|l?JMVAR2J••^4.947i3-1NTerm45Num=4T^=60uhMCLINCLinl'''Siib*st=rihMSi」ljT,W^1.63mrn-S=SmmL=L.mm..Term'Term3•Huit^3.Z=5QObmopt{3to10}-S-PARAMETERSJVARX|wVAF：1•勺~S=^L587626upt{0.2to0.6}S_F'aram油•••Start=350t..1HzStop=y&jl..1HzStep=1Uh.dHz.|.SiJTilnstanIMin=-30.fu1日也I'Wei!3ht=I-F：4rigeVar[1]=-I•Rangehilin[1-]=•[.•••':F：3ngeh.1ax[-]]=.探再次点击豊I，重新开始仿真，即可得到最终结果。

※自动优化时应尽量减少优化参数和优化范围，如果有多个参数，最好每一次只优化一个参数实际仿真时要根据仿真结果不断改变优化参数，以得到最佳结果※自动优化往往不能达到预期目的，对于一些复杂的仿真，需要手动优化五、使用版图（Loyout）仿真5.1、由原理图生成版图※采用下图所示的原理图进行版图仿真，图中的优化控件和优化目标控件已经禁用，变量控件也已赋值二和QbmW^wmmL-L2mmKMSibrW1-甘rw畑A-lA-.l-CD.siUMtr-M^itsr.v^wmmL-lOmmW^wmmL-L2mmL-lbmmKMSibr••Y蠱冒TMfi••□BENDibf□mloc'''tis-——•sitet-BM8ibr-.'.WWrwI.mni..L-LimmMU3C.TL22Imm'-a—• F.1CLIH•••• CLIh2-•••.削3匕畤问・.W^wmmMUjC'''TL7-sitot-'nsibr-w-wlmm..L-LImmAigJ?-WM-D.TTi-_.□UM.TL13Slfob'H^lbrL-5mm••T?rrn...TermANim-l''Z-500bm'MLIN•••-MTEE••TLII-Tee3WMSsbr..siim*tbMSib.rV^wmm^1-wmmL-L3mm'''Wfi-wmm'W>wlmmr.itiN-••TL-19•••si|wt：BM5ib.rL-L2mm'r—h.ilSub'03mmL-lOrtimLHLO.c...ITLS3JsiiKt-BMsibr\Afwimm''•l-Ltmm••.沪IJ53u•••Wl-Ofi.S-PARAMETERSI.口;VAP'VAR2L1-223I~1•甘:VAR5'L>2-MSUb••.MSibl...H-o.93mm.EP-4J6'Mir-i•cdfc（HuaB+a）•Ht-lJde-Hra!-T-OjCGSmm.T3>DtO.圏|fT叫....optrteOpttnT-^-FraictcnUseAlp'wlM5otltrs-^6/•D^$lr^dE[ror^O£!./..阿兰l-*\../..FliaP.ial^ls-BN«：i|e^Ncoaltzft'Gcialj-i^x'''•/\•2aweQDlis.-io...'、、..SaueGw#僭\SasOpmi'u^irE-to\SParam~~'Spi__''''曲洗口猛二一沖Joigb-OMM|曲-※在设计窗口的主菜单中依次选择Layouts：Generate/ITEE•••JMp訴廿悶）DI：*r-mlinmlin•••-TLISTLI6---.Soxingzidongyouhua*(Layout):3FileEditSelectViewInsertQptioTL£ToolsSchematicMomenturnWindowDesigntjuideHelpcond13.7000,-1.200028.S410,5.75&0血TLines-Microstrip-CZFMaclinh—HHZZbHHMaclin3』ME：Hnd』MBendJ?ME：end8MBstubTZZIIZZL.McfilHZZhMclinMcornMcross5.2、Mcurve骨MIGAP1HUIZHF|Portscond口Bi囱副a]划圈冒⑥書Num(Integer,e.g.1)IO探在版图窗口中点击O，分别放置四个端口。

Port:3PortInstanceName(narne[])FiSelectF'drarneterl.ayer="condlAdd|CutPaste两DisplayparameteronschematicComponentOptions...Nun^:PortApplyCancelResetHelp在版图窗口的主菜单中依次选择Miomentum>substrate>UpdateFromSchematic,即完成原理图基板参数导入到版图※在版图窗口的主菜单中依次选择Momentum>Substrate>Creat/Modify，可以查看基板参数，也可以在此修改基板参数探在版图窗口主菜单中依次选择Momentum>Mesh>Setup,即可打开网格参数对话框※网格参数定义更详细的信息参见本人写的其他资料)：&网格频率(MeshFrequency)：仿真频率范围的最高频率，系统将根据该频率的波长决定网格密度&网格密度(MeshDesity):每波长内的网格数&弧度(ArcResolution)：扇型网格弧度&网格边缘(EdgeMesh)：—般使用默认设置(不选择或置为零)&传输线网格(TransmissionLineMesh)：微带线宽带方向的网格数5.4、S参数仿真※在版图窗口主菜单中依次选择Momentum>Simulation>S-parameters，即可打开S参数仿真对话框。

※参数的定义（更详细的信息参见本人写的其他资料）：&设置频率范围&设置扫描方式为自适应（Adaptive）&其他参数可默认探点击□pdaie，点击Simdate|即开始仿真※仿真开始后，版图中的微带线上将自动出现网格※和前面的仿真过程一样，会出现状态窗口，显示仿真信息※仿真结果如下，注意右下方的第四个图是手动添加的，而其他三个图是自动生成的S|Io>entu>_fuza>ox±ngzidongyouhua_>on*[page1]:0FileEditViewInsertM：=Lfket-FageQpt订口吕Helpehbbebenn114111111111111III~lIIII1iIIi1111门|12341|5&?8|H\4>aoAMonNovD12004-Dataset:fuzamoxirigzidongyouhua_mom_a/>FrtqutncyS11InqWiV-klu5HJLnsuBsuJGMdFrequency5.5、版图仿真中常见的错误※若出现下图中所示的提示，则说明网格设置的过于稀疏，可以通过在Momentun窗口点击菜单Simulation/Synthesis>StopSimulation停止仿真。

※设置合适的网格参数后，重新开始仿真田MOMentuM1410:0fZnfnlfXFileSimulation/SyTLTextjVimlowSimuJ.曰.ti匚口/SynthesisMessagesMeshwillbegenerated©0.950000GHzOnsomelayersth巳mesherusedth巳masimumallo1substrate.Youwillnotbeabletoccuiipute：aco<£顽」>St自.tus/SuiiLTiiary9200：82450:1oo121:8015McuiLentutilSimulationVersion:MojiLentum4.80(*)2003A.300AprSimu丄ati□□iiLode:microvaveDesign:fuzajaoxingzidongyouhuastartccuiLputetilbsIionMonNov0110:58:1meshccuiLputationsuccessfulonMonNov0startsimulatecircuitonMonNov0110:startada.ptivefrequencysweep.sijiLulationfrequency=0.850000GHz<1111。