4.3.3 微带双枝短截线匹配电路的仿真 

本小节将采用另外一种方法实现微带双枝短截线匹配电路的设计与仿真。双枝短截线有比单枝短截线更容易实现匹配阻抗的调节，在一些阻抗可调的匹配电路中，经常采用双枝短截线匹配电路。 

设计目标；如图所示的微带双枝短截线匹配电路的常规拓扑结构，假定传输线长度为 λ/8 ， 3λ/8，令所有传输线的特性阻抗均为50 ohm，设计合适的短截线长度，使ZL=50+j*50 ohm的负载阻抗与Zin=50 ohm的输入阻抗在频率1GHz时达到良好的匹配。 
 

1.建立工程 

运行ADS2017，弹出ADS2017主窗口。执行菜单命令File→New Workspace，弹出New Workspace Wizard对话框。在Workspace Name栏中输入工程名为q411，选择Standard ADS Layers 、0.0001 millimeter layout resolution，单击[Finish]按钮，完成新建工程。 

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[OK]按钮，在原理图中插入S参数仿真模块。 
（2）在原理图设计窗口的面板列表中选择Smith Chart Matching，在Smith Chart Matching元器件面板中单击Smith圆图控件加入原理图设计窗口。

（3）以Term1作为源阻抗，Term1阻抗为Zs=50 ohm；以Term2作为负载阻抗，修改Term2阻抗为ZL=50+j*50 ohm；将S参数的扫频范围设置为0～2GHz，步长为0.001GHz，设置完参数的原理图如图4.41所示。

图4.41 完成参数设置后的e1原理图 

（4）在原理图设计窗口的菜单栏中执行菜单命令Tools→Smith Chart，自动弹出Smith Chart Utility窗口和Smartcomponent Sync窗口,在Smartcomponent Sync窗口中选择Update Smartcomponent from Simth Chart Utility（Smith Chat Utility参数更新时,Smartcomponent控件也更新）后，单击[OK]按钮，出现Smith Chart Utility窗口 。 
（5）在Smith Chart Utility界面右下角的Network Schematic窗口中，选中ZS*，将其Value设置为50 ohm，再选中负载ZL,将其Value设置为50 +j*50 ohm；最后在界面左上方的Freq栏中将中心频率设置为1GHz。 
（6）在Palette中选择传输线(串联)，然后把鼠标移入Smith圆图中的一个位置，单击鼠标左键确定，这时在Network Schematic窗口中会连接上一段串联传输线，单击Network Schematic窗口中刚插入的传输线，然后在value栏中输入45Deg后按下回车键，这时可以从Smith圆图下方读出YD的导纳为Y=0.40000 +j0.20000，如图4.42所示

图4.42 贴加串联传输线的Smith圆图

说明：根据已知条件传输线λ/8，电长度即为π/4，所以Value=45 Deg。

（7）在Palette中选择短路线，然后把鼠标移入Smith圆图中的一个位置，单击鼠标左键确定。单击Network Schematic窗口中刚插入的短路线，然后在Value栏中输入26.565Deg后按下回车键。这时可以从Smith圆图下方读出yc的导纳为Y=0.40000-ji.80000，如图4.43所示。

图4.43 贴加并联短截线，的Smith圆图 

说明：根据微带双枝短截线匹配电路的理论，选取yc=0.4-j1.8，则第一段短截线的电纳就必须为jbs1=yc-Yd=-j2，由此就可以确定第一段短截线的长度为=0.0738λ，电长度即为0.1476π，所以Value=26.565 Deg。 
（8）在Palette中选择传输线，然后把鼠标移入史密斯圆图中的一个位置，单击鼠标左键确定。单击Network Schematic窗口中刚插入的传输线，然后在Value栏中输入135Deg后按下回车键。这时可以从Smith圆图下方读出yB的导纳为Y=l+j3 。如图4.44所示 。
说明：根据已知条件传输线3λ/8，电长度即为3π/4，所以Value=135 Deg 

图4.44

（9）在Palette中选择短路线，然后把鼠标移入Smith圆图中的一个位置，单击鼠标左键确定。单击Network Schematic窗口中刚插入的短路线，然后在Value栏中输入18.435Deg后按下回车键。这时可以从Smith圆图下方读出yB的导纳为Y=1.00000。如图4.45所示 

图4.45

说明；从步骤（8）中已知yB=1 +j3，这表明必须使第二段短截线的电纳为jbs2=-j3,才能得到Yin=yA=1。由此就可以确定第二段短截线的长度为ls2=0.0512λ,电长度即为0.1024π, 所以 Value=18.435 Deg

（10）在Palette中选择传输线，然后把鼠标移入Smith圆图中Source点处单击鼠标左键确定，单击Network Schematic窗口中刚插入的传输线，然后在Value栏中输入135Deg后按下回车键。这时可以从Smith圆图下方读出yA的导纳为Y=1,00000 。到此就完成双枝短截线匹配的全过程，完成后的Smith圆图如图4.46所示。

图4.46完成双枝短截线匹配后的史密斯圆图 

说明：根据已知条件传输线3λ/8，电长度即为3π/4，所以Value=135 Deg

（11）单击Build ADS Circuit按钮，完成后自动回到上层原理图设计窗口。 
（12）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Smith圆图元器件，査看自动生成的匹配网络的子电路，如图4.47所示 

图4.47  匹配网络的子电路

以上完成了普通传输线双枝短截线匹配电路的设计，下面介绍如何实现微带双枝短截线 匹配电路，接着步骤（12）继续往下做。

（13）在匹配网络子电路的原理图设计窗口的面板列表中选择TLines-Microstrip，打开微带元器件面板，然后选择元件面板中的下列元器件放入原理图中。

◆   MLIN、一般微带线。

◆   MLSC、 微带短路枝节线。

◆   MTEE、微带T形结。

◆   MSUB、 微带基片。

（14）双击元器件MSUB，如图4.48所示设置微带的基本参数 

图4.48 Msub 的参数设置

（15）在原理图设计窗口中执行菜单命令Tools→Linecacl→Start Linecacl，自动弹出Linecacl窗口。 

说明；因为要进行微带双枝短截线匹配，所以需要把前面仿真所得的普通传输线置换为微带线。通过普通传输线的双枝短截线匹配设计，得到了各段微带线的电长度（特性阻抗已知条件已给出），接下来只需设置好微带线的宽度和物理长度就能完成整个设计过程。 

（16）按照步骤（14）的参数设置在Linecalc窗口的公共参数显示窗口中设置好介质基片参数，在元件参数显示窗口中设置频率Freq=1GHz。 

（17）在Linecalc窗口的电尺寸参数设置栏中输入ZO为50 ohm、E_Eff为45deg,然后单击Synthesize按钮。完成后得到了微带线的物理宽度和长度，如图4.49所示。

说明：首先计算微带线的物理宽度和长度，由图4.46得知的特性阻抗为50 ohm,

电长度为45deg，所以ZO=50 ohm，E_Eff=45deg。

图4.49通过Linecalc计算微带线，的物理宽度和长度 
（18）返回匹配网络子电路的原理图设计窗口，双击微带线，设置微带线的物理宽度和长度。

（19）按照步骤（17）和步骤（18），根据表4.1所示设置各段微带线的宽度和长度 

表4.1各段微带线的参数设置 

（20）双击元器件MTEE，设置W1=W2=W3=0.232476mm，另一微带T形结也如此设置。然后再单击连线将各段微带线相互连接，如图4.50所示。

图4.50置入微带元器件参数的匹配网络子电路图 

（21）删除普通传输线，再把端口P1和P2分别与微带线l3和l1，相连，完成后单击保存按钮，如图4.51所示。 

图4.51完成参数设置的微带双枝短截线匹配网络子电路 

（22）单击[pop out]↑按钮回到原理图中进行S参数的仿真。

（23）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4.52所示。

图4.52微带双枝短截线匹配电路的S参数图

从图4.52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双枝短截线的电路匹配。