15、ADS使用记录之耦合器设计

基于ADS2022

参考的书籍是卢益锋老师的ADS射频电路设计与仿真学习笔记

前置教程：
01、ADS使用记录之新建工程
02、ADS使用记录之导入各类仿真模型导入
03、ADS使用记录之DC仿真控制器的使用
04、ADS使用记录之S仿真控制器的使用&椭圆低通滤波器设计
05、ADS使用记录之集总参数匹配
06、ADS使用记录之分布式参数匹配
07、ADS使用记录之匹配Q值-宽带与窄带
08、ADS使用记录之低通滤波器设计与优化
09、ADS使用记录之滤波器自动设计
10、ADS使用记录之设计高低阻抗滤波器（含版图仿真）
11、ADS使用记录之LNA设计
12、ADS使用记录之功分器设计
13、ADS使用记录之功率合成的失配仿真
14、ADS使用记录之功率放大器设计

0、源文件下载

ADS的耦合器设计源文件

1、设计指标

微带分支耦合器指标：
中心频率2.4Ghz
带宽：100Mhz

2、微带分支耦合器原理图设计

新建原理图，命名为coupler1：

在原理图左侧工具栏找到以下库：

插入微带线耦合器控件（第二行第一个）与板材参数设置控件：

修改板材参数选项，使其为Rogers4350B板材：

设置耦合器参数，使其符合设计指标：

F：中心频率
DeltaF：带宽
Z0：传输线阻抗
Response Type：响应类型（可选切比雪夫、一般等等）
N：功分器的级数，如果需要较大带宽可能需要多级功分器来实现，为0表示自动设置（根据要求）
Rmax：输入端最大的回波损耗系数，越小性能越好
C：等分系数，3db为2等分
Delta为微调系数，在可通过调整此系数微调器件性能

在原理图中添加端口Term与合适的S扫频参数（1端口输入，2端口隔离，3、4端口等分）：

全部参数设置完成后再design guide中找到无源电路选项（passive circuit）：

选择第一个无源电路控制窗口：

在design assistant中找到design按钮并点击：

设计完成后深入电路图查看，得到的电路图：

回到主原理图进行仿真，发现谐振频率为2.5Ghz左右，需要进行微调：

修改delta，随后在此点击设计无源电路，随后点击仿真，在一次次尝试后逐渐得到最优解：

最终发现在Delta=35mil时谐振在2.4Ghz左右，符合设计要求：

3、微带分支耦合器版图设计

点击Layout，选择第一个生成版图：

产生的版图如下所示：

在所有的输入端口添加一小段铜箔，便于仿真识别端口：

在所有边界处插入端口：

进行EM设置,首先设置板材RO4350B：

其参数为3.66和0.0037：

设置合适的扫频参数和扫频范围：

输出所有产生的频率：

Model要求输出EMmodel：

点击仿真，一段时间后仿真完成。在EM设置中点击SYMBOL选项：


设置生成器Source View为版图，生成选项为Lookalike：

点击确定，生成如下模型：

4、微带分支耦合器版图联合仿真

新建原理图命名为co_simulation，插入之前生成的symbol：

插入端口，合理设置S参数扫描控件：

点击仿真按钮左侧的choose view for simulation按钮，点击生成的版图symbol，选择为emmodel：
点击确定，进行仿真，发现其频率中心偏左，但是性能还算可以：

5、微带弱耦合器

之前无源电路器件栏的第二行第二列就是微带若耦合器，设计方法同上，在此不详细介绍：

6、带状线弱耦合器

带状线弱耦合器往往具有更好的性能，在下面器件栏的第三行第一个就是，设计方法同上，在此不详细介绍：