目前的電子系統(tǒng)正朝著大規(guī)模、小體積、高速度方向發(fā)展，信號(hào)工作頻率不斷提高。射頻電路板布局布線(xiàn)密度變大、輸出開(kāi)關(guān)速度過(guò)高等現(xiàn)象，容易引起板級(jí)信號(hào)延遲、串?dāng)_、傳輸線(xiàn)效應(yīng)等信號(hào)完整性問(wèn)題。因此，如何在射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及板級(jí)設(shè)計(jì)中考慮到信號(hào)完整性因素，并采取有效的控制措施，成為射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵因素。

通常來(lái)說(shuō)，低頻電路都是以集總模式來(lái)描述電路的行為，主要的假設(shè)是電路的工作波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于實(shí)際電路尺寸的大小，在頻率很低時(shí)，二者的值相當(dāng)接近。然而電路工作頻率升高進(jìn)入射頻段時(shí)，即當(dāng)工作波長(zhǎng)與實(shí)際電路尺寸接近時(shí)，以集總模式來(lái)描述電路行為會(huì)造成極大的誤差，所以，必須以分布模式來(lái)考慮電路的行為。分布式模式的基本原理是將電路分成一個(gè)一個(gè)的子電路，每一個(gè)子電路可用電阻、電容及電感代表該電路的行為，將這些子電路整合起來(lái)即為整個(gè)電路的行為。

阻抗匹配是分布電路中最重要的設(shè)計(jì)方法，它直接決定了電路負(fù)載獲得信號(hào)傳輸功率的大小。因此，在設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注，本節(jié)就針對(duì)微帶線(xiàn)阻抗匹配原理進(jìn)行理論討論和仿真實(shí)現(xiàn)。

有損微帶線(xiàn)和無(wú)損微帶線(xiàn)的區(qū)別

對(duì)于有損微帶線(xiàn)，直流與交流電阻損耗，這些損耗都和頻率相關(guān)。

對(duì)于無(wú)損微帶線(xiàn)，輸入端的阻抗Zin為傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度、信號(hào)頻率、終端負(fù)載及傳輸線(xiàn)特性阻抗的函數(shù)。

微帶線(xiàn)特性阻抗仿真實(shí)例

一、在2.4GHz頻率，建立一條50Ω的無(wú)損耗微帶線(xiàn)，并對(duì)其進(jìn)行S參數(shù)仿真，驗(yàn)證匹配效果。

二、在2.4GHz頻率，通過(guò)優(yōu)化微帶線(xiàn)參數(shù)及建立匹配電路，建立一條50Ω的有損耗微帶線(xiàn)，并計(jì)算匹配值。

三、為有損耗微帶線(xiàn)建立版圖及仿真元件模型，并對(duì)其進(jìn)行S參數(shù)仿真，與原理圖仿真進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證其性能。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1、有損微帶線(xiàn)阻抗仿真

1、新建“RFboard_lab”工程和“MicroLine_ideal”原理圖

2、利用“LineCale”，這個(gè)之前有介紹過(guò)，對(duì)話(huà)框計(jì)算微帶線(xiàn)寬度W和長(zhǎng)度L。

3、為了驗(yàn)證微帶線(xiàn)是否滿(mǎn)足阻抗匹配，還需要在原理圖中進(jìn)行S參數(shù)仿真，設(shè)計(jì)電路如下：

最后原理圖如下：

4、最后的仿真結(jié)果如下：

2、有損微帶線(xiàn)阻抗仿真

有損微帶線(xiàn)阻抗仿真與理想微帶線(xiàn)阻抗仿真有所不同，為了實(shí)現(xiàn)微帶線(xiàn)所需頻率的最佳匹配，一方面要對(duì)微帶線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，另一方面還應(yīng)該在微帶線(xiàn)加入阻抗匹配電路。

1、新建“MicroLine_FR4”原理圖

2、從“TLines-Ideal”元件面板中選擇TLINP插入原理圖中，雙擊該元件進(jìn)行設(shè)置。

3、設(shè)置優(yōu)化優(yōu)化的是相位

優(yōu)化的是相位

4、進(jìn)行優(yōu)化和仿真，“Magnitude”表示的是幅度。顯示的結(jié)果如下所示：

5、計(jì)算TLINP的衰減。

3、微帶線(xiàn)版圖仿真

在完成微帶線(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)后，就可以進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)

1、新建“MicroLine_FR4_momentum”版圖

2、對(duì)新建一個(gè)“Substrate”并進(jìn)行設(shè)置

也可以從下面選

3、在版圖窗口工具欄[Insert Rectangular]按鈕，繪制100mm，寬1.4mm的長(zhǎng)矩形，并添加兩個(gè)Port。

4、添加仿真參數(shù)

5、進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下：

6、把微帶線(xiàn)版圖生成一個(gè)Symbel，之后會(huì)生成生成OK的提示。

7、新建一個(gè)“MicroLine_FR4_momentum_sim”的原理圖，把“MicroLine_FR4_momentum”中的原理圖復(fù)制到里面，并把中間的為微帶線(xiàn)替換成上一步我們生成的Symbel

8、進(jìn)行仿真，衰減與之前的原理圖一致（這里我比較疑惑，衰減的公式從哪里來(lái)，而且衰減只與頻率有關(guān)，不知道這一步的意義何在）。

好了，今天就到這里了。