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基于Ansys SIwave 阻抗匹配分析

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发表于 2017-4-1 16:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 pjh02032121 于 2017-4-1 16:18 编辑 : w2 ?( X: `  c& [8 v5 X
0 N& |5 `: x# y# A$ Y& m
作者: 恩硕科技

$ e( V4 O; c6 e2 ~  ]0 T前言
5 x* I+ f$ q# A. n" B( c
相信进行RF设计的朋友都会遇到阻抗匹配的问题,如滤波器输入输出匹配、放大器输入输出匹配。碰到这种问题一般有两种解决方法:盲调——方法需要设计经验比较丰富,但比较耗时耗力;采用Smith圆图进行匹配,但该方法一般没有考虑PCB寄生参数,设计出来的值会有一定的偏差,大多时候需要进行修正。基于这两种方法的缺陷,本文中介绍了一种基于ANSYS SIwave软件进行阻抗匹配的设计方案,弥补了前两种解决办法的不足。本文基于双工器的匹配介绍SIwave软件进行阻抗匹配的主要方法。0 D0 |7 K( K6 \2 o# g0 B& |9 A
9 g+ [  Y: k" ^$ e5 m+ P
阻抗匹配之前,先采用ANSYS公司的后处理软件查看本案例采用的双工器为XXX型号的S参数(S参数由供应商提供),主要特性如下:
1.png
从图1中供应商提供的S参数和smith圆图可以看出, 双工器的匹配并不好,放到实际电路上需要做一定的匹配。
SIwave阻抗匹配过程0 i4 @$ I1 ]5 _
1PCB导入和设置
ANSYS SIwave软件支持Allegro、PADS及AD等主流软件设计的PCB,通过Import导入PCB,根据PCB板厂提供的叠层信息在SIwave中进行叠层设置并可适当进行裁剪,最终得到的PCB见图2:
2.png
通过SIwave软件计算阻抗结果可以看出,传输线阻抗已经接近50欧,满足阻抗设计要求。
2双工器赋S参数模型
将双工器的S参数加入到PCB对应的器件中,SIwave中提供了简便操作方法。在Tools菜单下选择Attach n-port S-parameter Model,进入设置选项后,勾选display net nemes for ref.des,可以显示对应引脚的netname,方便后续引脚映射使用。点击create按钮,选择对应器件S参数的位置,加入进来,如图3所示。
3.png
3S参数与器件引脚映射
当我们加入S参数之后,在下图中可以看到,S参数包含的Port已经显示到表格中,接下来就需要在port和对应的net对应起来。在Pin栏,下拉菜单中选择对应的Pin脚就可以。
4.png
4添加模型至对应器件
在S-parameter Model assignment中找到对应的器件,添加之前导入的模型,至此,双工器的S参数模型已经加入相应的器件中。
5.png
5SIwave中进行全链路仿真
当完成上述设置之后,就可以在输入和输出端加入port(位置添加在芯片引脚处)进行仿真。首先不考虑添加输入和输出匹配的情况,仿真模型见下图(黄色位置为输出输出的port,中间灰色位置为双工器位置)。
6.png
全链路仿真结果图7所示,从S参数和Smith圆图可以看到经过一段走线之后,S参数恶化比较严重,需进行阻抗匹配。
7.png
6全链路加匹配仿真
结合供应商提供的阻抗匹配电路见图8所示,将相应的电感值计入,重新仿真,仿真结果如图9所示。
8.png
9.png
总结

% n# ^& x& V) \% [8 O1 l6 C& T
本文介绍了一种基于ANSYS SIwave软件进行阻抗匹配的设计方案,降低了对经验的要求以及提升了准确度。但同时发现在SIwave并不能够对相应匹配元件进行优化扫描仿真,工作效率不够高。在下一期中,我们会介绍关于使用HFSS 3D layout进行阻抗匹配时候的无源器件优化扫描仿真。
' v1 Z8 j- ]% o; Z3 s
IC封装设计

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发表于 2017-4-1 17:07 | 显示全部楼层
了解下~~~~

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发表于 2017-4-5 16:39 | 显示全部楼层
学习下,
' J$ a4 M2 R; D版主能否介绍下SMITH圆图怎么看呢?
风萧萧 雨茫茫 秋水望穿 拉线路漫漫何时是尽头
日飘渺 夜惆怅 醉眼朦胧 真心人赢得天下输了她

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发表于 2017-4-21 16:32 | 显示全部楼层
斯密斯,真心有点难看

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发表于 2017-6-14 09:22 | 显示全部楼层
史密斯看多了就习惯啦

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发表于 2017-9-18 15:54 | 显示全部楼层
楼主,请问有做过实际板子量测结果与仿真结果的对比吗?我做了一些实验对比,发觉差别还是蛮大的,不知道是哪出了问题

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发表于 2017-9-18 16:08 | 显示全部楼层
学习下。
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