4.3.1 利用Design Guide设计单支节匹配网络
1.设计指标
（1）设计单支节匹配网络
（2）负载阻抗为（77-j83）Ω
（3）支节的特性阻抗为100Ω
（4）传输线的特性阻抗为100Ω
（5）要求负载与100Ω的传输线相匹配。
（6）中心频率为2GHz
2.利用Design Guide设计单支节匹配网络
设计过程如下
（1）新建工作空间q46中新建原理图e1
（2）在原理图e1的元件面板列表上，选择微带线TLines-Microstrip元件面板。在微带线元件面板上，选择MSUB插入原理图的画图区。在画图区中双击MSub1，弹出Microstrip Substrate设置对话框，在Microstrip Substrate设置对话框中，对微带线的参数设置如下（Arlon_AR600）。
◆ Er=6.0，表示微带线基板的相对介电常数为6.0
◆ Cond=5.8E+7, 表示微带线导体的电导率为
◆ Hu=1.0e+ 0.33mm, 表示微带线的封装高度-----注意只能取常数
◆ T=0.02mm，表示微带线的导体层厚度
◆ TanD=0.0035，表示微带线的损耗角正切
◆ Rough=0mm, 表示微带线表面粗糙度
图4.30 设置微带线参数
（3）在原理图e1视窗中，执行菜单命令Insert→Template,弹出Insert Template对话框。在Insert Template对话框中，选择S-Params,再单击OK，在原理图e1中插入S参数仿真模板。
（4）在原理图的元件面板列表上，选择无源网络微带电路设计向导Passive Circuit DG-Microstrip Circuits元件面板。在无源网络微带电路设计向导元件面板上，选择单支节匹配网络SSMtch插入原理图的画图区。在画图区对单支节匹配网络DA SSMtch1设置如下。
◆ Subst=MSub1，表示单支节匹配网络采用微带线MSUB1控件。
◆ F=2GHz，表示单支节匹配网络选取的中心频率为2GHz。
◆ Zin=100Ω，表示匹配的目标为输入阻抗达到100Ω。
◆ Zload=（77-j*83）Ω,这是负载阻抗。
◆ Zstub=1OOΩ，表示支节的特性阻抗为100Ω。
◆ Zline=100Ω,表示传输线的特性阻抗为100Ω
（5）在原理图e1中，将Terml作为源，设置成Z=100Ω；将Term2作为负载，设置成Z=（77-j*83）Ω。同时，改变S参数控件的设置，改为从1～3GHz，步长为0.1GHz。这时，原理图e1如图4.31所示。
图4.31设置完成的原理图e1
（6）在原理图e1视窗中，执行菜单命令DesignGuide→Passive Circuit，弹出Passive Circuit对话框。在Passive Circuit对话框中，选择Passive Circuit Control Window项，然后单击OK按钮，关闭Passive Circuit对话框，同时将弹出设计向导窗口Passive Circuit DesignGuide。Passive Circuit DesignGuide窗口如图4.32所示。
图4.32 Passive Circuit DesignGuide窗口
（7）在Passive Circuit DesignGuide窗口中,Smartcomponent栏选择DA_SSMtch1,单击设计向导的Design Assistant选项。再单击Design按钮，ADS将自动完成单支节匹配网络的设计过程，如图4.33所示。
图4.33 ADS自动完成单支节匹配网络的设计
（8）现在原理图e1中的单支节匹配网络DA SSMtch1已经有了子电路。下面观察子电路，观察子电路的步骤如下。
◆在原理图中选中单支节匹配网络DA SSMtch1元件。
◆然后单击原理图工具栏中的下箭头按钮，进入単支节匹配网络DA-SSMtch1的子电路。DA_SSMtch1的子电路如图4.34所示。
图4.34 单支节匹配网络DA_SSMtch1的子电路
（9）在原理图的工具栏中单击上箭头按钮，由子电路退出。
（10）原理图仿真。在原理图e1单击仿真按钮进行仿真，弹出数据显示视窗，如图4.35所示。由于原理图采用的模板为S-Params，数据显示视窗的显示方式是固定的，S11. S22用史密斯圆图显示，S12、S21用矩形框显示。
图4.35
例: 设计目标：设计微带单枝短截线匹配电路，把阻抗ZL=（30+j*50）ohm的负载匹配到阻抗ZS=（55-j*40）ohm的信号源，中心频率为1.5GHz。
解：
1.建立工程
（1）运行ADS2017，弹出ADS2017主窗口。
（2）执行菜单命令File→New Workspace，弹出New Workspace Wizard对话框。在workspace Name输入工程名为q47。并设置相关参数。
2.设计原理图
（1）新建原理图，命名为e1并保存，在原理图设计窗口的面板列表中选择DG-Microstrip Circuits，然后在原理图中加入元器件MSUB（微带基片）和元器件SSMtch（微带单枝短截线匹配）。
（2）在原理图设计窗口的菜单栏中执行菜单命令Insert→Template，打开Insert Template选择窗口，选择S_Params。再单击0K按钮，在原理图中插入S参数仿真模块。
（3）双击元器件MSUB，设置微带基本参数
（4）双击元器件DA_SSMatch1_e1，设置中心频率为F=1.5GHz，输入阻抗为Zin=55+j*40 ohm（与源阻抗Zs =55-j*40 ohm共轭匹配），负载阻抗为ZL=30 +j*50 Ohm
（5）设置Term1阻抗为Z=55-j*40 ohm, Term2阻抗为Z=30+j*50 ohm，这里以Term1作为源阻抗，Term2为负载阻抗，再将S参数的扫频范围设置为1～2GHz，步长为0.001GHz，设置完参数的原理图如图4.36所示。
图4.36完成参数设置的微带单枝短截线匹配电路原理图
（6）在原理图设计窗口的菜单栏中执行菜单命令DesignGuide→passive Circuit，自动弹出Passive Circuit窗口，然后双击Passive Circuit Control Window…项，打开Passive Circuit DesignGuide窗口, 如图4.37所示
图4.37 Passive Circuit DesignGuide窗口
（7）在Passive Circuit DesignGuide窗口的Smartcomponent栏中选择DA_SSMvatch1，再单击Design按钮，等待Design Progress为100%后，关闭Passive Circuit DesignGuide窗口返回原理图设计窗口。
（8）在原理图设计窗口，单击Push Into Hierarchy按钮↓，再单击原理图设计窗口中的SSMtch元器件，可以查看自动生成的匹配网络的子电路，如图4.38所示。
图4.38匹配网络的子电路
（9）然后单击Pop out↑按钮回到上层原理图中。
（10）下一步进行S参数的仿真，单击工具栏中的Simulation按钮，仿真完成后会自动弹出数据显示窗口，如图4.39所示。
图4.39微带单枝短截线匹配电路的S参数图
从图4.39中可以看出，S11、S12、S21、S22参数值都比较理想，整个仿真过程已经实现了微带单枝短截线的电路匹配。
上面已经展示了ADS进行单枝短截线匹配的全部过程，需要补充的是，在50Ω的射频系统中，微带线的特性阻抗一般是20～200Ω，如果微带线特性阻抗太高，微带线宽比较窄，由于电路板加工精度的限制，误差相对会比较大。如果微带线特性阻抗比较低，微带线会比较宽，电路板体积会比较大。因此，在微带线匹配设计的时候，要适当选择特性阻抗。单枝短截线匹配可以实现任意输入阻抗Zin和实部非零的负载阻抗ZL的匹配、由于其简单、适用的特点，单枝短截线匹配在射频放大器电路中已经得到广泛应用。