ADS理想微带线试验

实验一 理想微带传输线特性阻抗模拟

ㄧ、原理说明

一般常见的电子电路都是以集总模式(lumped mode)来描述电路的行为，主要的假设是电路的工作波长远大于实际电路尺度的大小，在频率很低时可以得到相当正确的近似。然而电路工作频率变高时，也就是说工作波长与实际电路尺度大小差不多时，以集总模式来描述电路的行为其误差相当大，因此必须以分布式模式(distributed mode )来考虑电路的行为，分布式模式的做法是将电路分成很小的片段，每一小片段可用电阻、电容及电感代表小片段的电路的行为，将每一小片段整合起来即为整个电路的行为。图1.1为传输线的等效电路图，根据此图可列出电压在x+x与x处的电压差方程式，配合

图 1.1 传输线的等效电路图

(,)(,)(,)(,)()(,)() (1-1)(,)(,)(,)(,)()(,)() (1-2)ixtvxxtvxtvxtRxixtLxtvxxtixxtixtixtGxvxxtCxt(,)(,)(,) (1-3)(,)(,)(,) vxtixtRixtLxtixtvxtGvxtCxt (1-4)222222(,)(,)(,) (1-5)(,)(,)(,) vxtixtixtRLxxxtixtvxtvxtGCtxtt (1-6)22222222(,)(,)(,)()(,)0 (1-7)(,)(,)(,)()(,)0 (1-8)vxtvxtvxtRCLGLCRGvxtxttixtixtixtRCLGLCRGixtxtt(,)Re[()] (1-9)(,)Re[()] jwtjwtvxtVxeixtIxe (1-10)

为衰减常数(attenuation constant)而为相位常数，而

Zo，定义为

R=G=0，所以=j=jw(LC)1/2，传输线阻抗(characteristic impedance)及传输延迟时间

1.2 222222()()()()()0 (1-11)()()()()()0 (1-12)dVxjwRCLGVxRGwLCVxdxdIxjwRCLGIxRGwLCIxdx222222()()0 (1-13)()()0 (1dVxVxdxdIxIxdx2-14)where wave propagation constant(RjwL)(GjwC)222()()0 () (1-15)()() (1-16)xxdVxVxVxVeVedtRjwLGjwCjVjwLRIVjwLRIeIeIeVeVjwLRdxxdVjwLRxIxIjwLRdxxdVxxxx , )()(1)()()()(jwCGjwLRjwLRIVIVZ0LCTCLZdo ,

负载端的反射系数(reflection

coefficience)，L

沿着为

若负载端接上ZL的负载，则负载端的反射系数L及传输线路的径阻抗Z(x)为

输入端的阻抗Zin为 xLxxxxxeeVVeVeVxVincidentxVreflectedxeVeVxV22 )()()()()0(VVLrxLxrxLxrxLxrxLxeeeeZxIxVxZeeZVxIeeVxV00)()()()()()()()(1)(1)(|| and 110000xxZxZZZZZeΓZZLLjLLLLL图1.2 具有终端负载的传输线 ljZZljZZZeZZeZZeZZeZZZeeeeZlZZLLlLlLlLlLlLllLlintanhtanh )()()()()(000000000

对于无损失之传输线输入端的阻抗Zin为传输线长度、讯号频率、终端负载及传输线特性阻抗的函数。

对于图1.3结构之微带传输线(microstrip line)的特性阻抗及传输时间的近似值如下式，当0.1

而图1.4结构之条状传输线(stripline)的特性阻抗及传输时间的近似值 ),,,(tantan 0000ZZflZljZZljZZZZLinLLin0875.98ln (1-17)0.81.41850.470.67 (1-18rdrhZwtt)图1.3 微带传输线结构

rdrttwbZ858.09.1ln600图1.4 条状传输线结构 二、ADS模拟步骤

1. 从Window XP 工具栏中开始程序集Advanced

Design System 2005AADS ToolsLineCalc开启窗口。

设定【Substrate Parameters】Er=4.45, H=0.7mm,T=0.05mm,

【Component Parameters】Freq=1GHz, 【Electrical】Zo=50Ohm, E_Eff=90deg (1/4波长) 按下【Synthesize】图示，获得【Physical】W=1.28mm, L=41.3mm，如下图所示

50

1.

2.

3.

1.24

5050

4.

8.098.5ln41.1870twhZrTop layer

Bottom layer

5. 将洗完之印刷电路板裁成适当大小，焊接上50之SMA接头，完成之实体图如下图所示。

6. 在以时域反射仪( Agilent 54753A, TDR )测量其传输线的特性阻抗，如下图为测量之接法。

7. 从反射图(如下图为实测之波形)即可得知传输线的特性阻抗为51.5。

SMA接头效应

51.5 开路反射