图3 定向耦合器的一条支路
(6)、按照图4所示的方式连接刚刚插入的微带线,形成定向耦合器的另外一条支路,可以看出这两条支路是对称的。
(7)、从“TLines-Microstrip”元件面板中再选择2个MLIN插入到原理图中,作为连接两个支路的微带线,并将两条支路连接起来,如图5所示。
图4 定向耦合器的另一条支路
图5 两条支路的连接
(8)、这样,耦合器的电路结构就完成了,比较图5和图1,可以发现混频器中耦合器部分与刚刚搭建的耦合器电路结构是相同的。 1.3、设置微带线参数
通过前面微带电路设计的知识可以知道,对于微带线电路,有两种参数:尺寸参数和电气参数,下面就分别对这两种参数进行设置,具体过程如下。
(1)、从“TLines-Microstrip”元件面板列表中选择一个微带线参数设置控件MSUB,插入到原理图中。
(2)、双击MSUB控件,按照下面内容进行参数设置: ? H=0.5mm,表示微带线所在的基板的厚度为0.5mm。 ? Er=4.2,表示微带线的相对介电常数为4.2。 ? Mur=1,表示微带线的相对磁导率为1。 ? Cond=4.1E+7,表示微带线的电导率为4.1E+7。 ? Hu=15mm,表示微带线的封装高度为15mm。
? T=0.005mm,表示微带线的金属层厚度近似为0.005mm。
? TanD=0.0003,表示微带线的损耗角正切为0.0003。 ? Rough=0.0001mm,表示微带线的表面粗糙度为0.0001mm。
完成设置的MSUB控件如图6所示。 图6 完成设置的MSub控件 (3)、耦合器两边的引出线应是特性阻抗为50欧姆的微带线,它的宽度W可由微带线计算工具得到,具体方法是在菜单栏中选择【Tools】 【LineCalc】 【Start Linecalc】命令,在窗口中输入与MSUB控件中相同的内容。
(4)、在Electrical中输入Z0=50?、E_Eff=90。,单击【Synthesize】按钮,进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算,最后得到微带线的线宽为0.98mm,长度为10.46mm(四分之一波长)。
(5)、在Electrical中输入Z0=35?、E_Eff=90。,单击【Synthesize】按钮,进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算,最后得到微带线的线宽为1.67mm,长度为10.2mm(四分之一波长)。
(6)、 按照下面的内容设置耦合器重各段微带线的尺寸参数。 ①、TL1、TL3、TL4、TL6的尺寸参数为: ? W=0.98mm,表示微带线宽度为0.98mm。 ? L=2.5mm,表示微带线的线长为2.5mm。 ②、TL2、TL5的尺寸参数为:
? W=1.67mm,表示微带线宽度为1.67mm。 ? L=10.2mm,表示微带线的线长为10.2mm。 ③、Teel、Tee4的尺寸参数为:
? W1=0.98mm,表示T型微带线接口1的线宽为0.98mm。 ? W2=1.67mm,表示T型微带线接口2的线宽为1.67mm。 ? W3=0.98mm,表示T型微带线接口3的线宽为0.98mm。 ④、Tee2、Tee3的尺寸参数为:
? W1=1.67mm,表示T型微带线接口1的线宽为1.67mm。 ? W2=0.98mm,表示T型微带线接口2的线宽为0.98mm。 ? W3=0.98mm,表示T型微带线接口3的线宽为0.98mm。
完成了电气参数和尺寸参数设置的电路原理图如图7所示。
(7)、完成了微带线电路参数的设置后,下面就对这个电路进行S参数仿真。。 1.4、耦合器的S参数仿真
对耦合器的S参数仿真主要是为了观察端口1,2和端口3,4间的S参数,包括S参数的幅度和相位。
(1)、在原理图设计窗口中选择S参数仿真元件面板
“Simulation-S_Param”,并选择终端负载Term放置在耦合器的4个端口上,分别用来定义4个端口。
(2)、单击工具栏中的【GROUND】按钮,在电路原理图中插入四个“地”,并按照图8连接好电路原理图。
图7 完成参数设置的微带线
图8 用于S参数仿真的原理图
(3)、在S参数仿真元件面板“Simulation-S_Param”中选择一个S参数仿真控制器,并插入到原理图中。
(4)、双击S参数仿真控制器,按照下面内容设置参数: ? Start=3.2GHz,表示频率扫描的起始频率为3.2GHz。 ? Stop=4.4GHz,表示频率扫描的终止频率为4.4GHz。 ? Step=50MHz,表示频率扫描的频率间隔为50MHz。 完成参数设置的S参数仿真控制器如图9所示。
图9 完成参数设置的S参数仿真控制器