微波仿真课（3）
FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02
第三次课作业
Momentum
1．在FR4基板上分别仿真四分之一波长开路线，四分之一波长短路线，二分之一波长开路线和二分之一波长短路线，中心工作频率为1GHz，并与Schematic仿真结果比较。仿真的频率: 0-3GHz.
1）λ/4微带传输线短路仿真
1.1）通过linecalc计算出λ/4电长度，特征阻抗50欧微带线参数
1.2）将微带线置于原理图中
1.3）将微带线置于版图中，通过打孔以实现接地，实现短路
1.4）λ/4短路仿真结果分析
1.5）原理图仿真结果
1.6）仿真结果分析
对于1Ghz中心工作频率的λ/4微带线，2Ghz对应λ/2电长度，相当于阻抗还原，即为短路点，而3Ghz相当于阻抗倒置，相当于由短路点倒置为开路点。2Ghz为一个周期，所以仿真频率为0到3Ghz，在频谱特性图中将能看到一个半周期循环，而由于微带线存在损耗，所以在史密斯原图中观察反射系数，将能看到约一个半周期的螺旋线，频率越大，损耗越大，反射系数模值越小。
将schematic中仿真所得结果与Momentum中仿真所得结果进行比较，发现蓝线与红线几乎是重合的,仅存在很小的误差，是因为用Momentum仿真在绘制FR4基板时会偶尔有小的误差出现。
2）λ/4微带传输线开路仿真
2.1）通过linecalc计算出λ/4电长度，特征阻抗50欧微带线参数
2.2）将微带线置于原理图中
2.3）将微带线置于版图中，实现开路
2.4）λ/4开路仿真结果分析
2.5）原理图仿真结果
2.6）仿真结果分析
对于1Ghz中心工作频率的λ/4微带线，2Ghz对应λ/2电长度，相当于阻抗还原，即为开路点，而3Ghz相当于阻抗倒置，相当于由开路点倒置为短路点。2Ghz为一个周期，所以仿真频率为0到3Ghz，在频谱特性图中将能看到一个半周期循环，而由于微带线存在损耗，所以在史密斯原图中观察反射系数，将能看到约一个半周期的螺旋线，频率越大，损耗越大，反射系数模值越小。
将schematic中仿真所得结果与Momentum中仿真所得结果进行比较，发现蓝线与红线几乎是重合的,仅存在很小的误差，是因为用Momentum仿真在绘制FR4基板时会偶尔有小的误差出现。
3）λ/2电长度短路仿真
3.1）通过linecalc计算出特征阻抗为50欧，电长度为λ/2的微带线参数。
3.2）将其置于schematic中。
3.3）将其置于momentum文件中（打孔接地实现短路）
3.4）momentum仿真结果
3.5）原理图仿真结果
3.6）仿真结果分析
对于1Ghz中心工作频率的λ/2微带线，1Ghz对应λ/2电长度，相当于一个周期，而3Ghz相当于3个周期，相当于此时阻抗还原为短路点，而仿真频率为0到3Ghz，在频谱特性图中将能看到三个周期循环，而由于微带线存在损耗，所以在史密斯原图中观察反射系数，将能看到约三个周
期的螺旋线，频率越大，损耗越大，反射系数模值越小。
将schematic中仿真所得结果与Momentum中仿真所得结果进行比较，发现蓝线与红线几乎是重合的,仅存在很小的误差，是因为用Momentum仿真在绘制FR4基板时会偶尔有小的误差出现。
4）λ/2电长度开路仿真
4.1）通过linecalc计算出特征阻抗为50欧，电长度为λ/2的微带线参数。
4.2）将微带线置于原理图中，并设置为开路，设置仿真频率
4.3）将微带线置于版图中
4.4）momentum仿真结果
4.5）schematic仿真结果分析
4.6）仿真结果分析
对于1Ghz中心工作频率的λ/2微带线，1Ghz对应λ/2电长度，相当于一个周期，而3Ghz相当于3个周期，相当于此时阻抗还原为开路点，而仿真频率为0到3Ghz，在频谱特性图中将能看到三个周期循环，而由于微带线存在损耗，所以在史密斯原图中观察反射系数，将能看到约三个周
期的螺旋线，频率越大，损耗越大，反射系数模值越小。
将schematic中仿真所得结果与Momentum中仿真所得结果进行比较，发现蓝线与红线几乎是重合的,仅存在很小的误差，是因为用Momentum仿真在绘制FR4基板时会偶尔有小的误差出现。
2．针对第1题，改变仿真的频率为: 0-40GHz，观察上述传输线的性能变化并分析原因
1）λ/4短路仿真（改变仿真频率）
2）λ/4开路仿真（改变仿真频率）
3）λ/2短路仿真（改变仿真频率）
4）λ/2开路仿真（改变仿真频率）
5）分析
与上一题相比，由于仿真频率范围的增大，仿真结果更加精确，但同时也产生较多的失真。对于λ/2微带线来说，0到40Ghz 约为40个周期，对于λ/2微带线来说，约为20个周期，且随着频率增大，波长减小，电长度增大，由于材料不是理想传输线，所以损耗随频率增大，即反射系数的模值随频率增大而减小。
3． 在Momentum 里，仿真一个大小为40mm*45mm 端接3mm*1mm 的负载（频率:0.5-2.5GHz ），结构如下：
求出f=1.6GHz
的阻抗值，并在该频率下针对该负载分别设计并联开路单枝节
和并联短路单枝节匹配到50Ω（如果中心频率出现偏移，试看能否通过调整传输线尺寸，将其性能调回1.6GHz），观察仿真结果，分析带宽性能。
1）按设计要求在momentum面板中放置微带线
2）momentum仿真结果
3）单点仿真求出1.6GHZ处的阻抗
4）利用史密斯原图实现并联单支节匹配
