基于ADS的混合环的设计.doc

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1、目录一、课题名称2二、设计要求2三、设计原理2四、设计步骤31．创建项目32．搭建混合环原理图33．计算微带线参数并完成最终原理图5五、原理图仿真6六仿真结果分析……………………………………………..7七设计总结…………………………………………………..7参考文献：810电磁场与微波技术课程设计一、课题名称：环形耦合器的设计与仿真二、设计原理：混合环是微波波段常用的器件之一，它是一种耦合器，可以用来监视功率和频谱，把功率进行分配和合成，并可以构成平衡混频器和测量电桥等。混合环是4端口网络，可以由微带线制成，混合环的结构如图1所示整个环的周长为3/2

2、λg，四个分支线并联在环上，将环分为4段，4段长度如图所示，λg为混合环波长。图1混合环有两个端口相互隔离，即从一个端口输入信号，另一个与之隔离的端口没有信号输出，与此同时另外两个端口平分输入功率，因此可以看作是一个3dB定向耦合器。当端口1输入信号时：到达端口2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后90度；达到端口3的两路信号等幅反相，端口3无输出；达到端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。其中端口2和端口4输出振幅相同。因此，有S₄₁=S₂₁=（-j），S₃₁=0端口2输入信号时：到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出

3、，相位滞后90度；到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后70度；到达端口4的两路信号等幅反相，端口4无输出。其中端口1和端口3输出振幅相同。因此有10S₁₂=（-j）,S₃₂=j,S₄₂=0;当端口3输入信号时：到达端口1的两路信号等幅反相，端口1无输出；到达端口2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后270度；到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。其中端口2和端口4输出振幅相同。因此，有S₁₃=0,S₂₃=j,S₄₃=(-j);当端口4输入信号时，到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90度；

4、到达端口2的两路信号等幅反相，端口2无输出；到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后90度。其中端口1和端口3输出振幅相同。因此，有S₁₄=(-j),S₂₄=0,S₃₄=(-j)在理想的情况下，它的四个端口完全匹配。由上面的分析可以得到混合环的散射矩阵为由混合环的散射矩阵可以知道混合环为3dB定向耦合器。一、设计指标工作频率：35ghz介质基片厚度：0.5mm介电常数：2.2tanθ：0.008铜导体厚度：0.5：mil二、设计步骤1.项目创建*创建一个混合环项目我们所设计的原理图及仿真结果都将保存在这个项目中，将此工程命名为suhan

5、gads，操作如下图2，点击OK完成创建。图210*选择端口数量（混合环为四端口输出）如图3所示图3于是出现如下图4结果图4按finish结束2.搭建混合环原理图完成创建后将自动打开一个未命名原理图（1）选择【File】中的【SaveDesign】将原理图命名为isuhangads35,并保存。如图5图5(2)在原理图元件面板列表上选择【Tlines-Microstrip】中的微带线参数设置控件【Msub】，如图6图610和【PassiveCircuitDG-Microstripcircuits】中的混合环元件【RRCplr】如图7图7RRCPLR

6、的参数如图8图8MSUB的参数如图9所示图9将他们插入原理图画图区参数设置如图1010注：Msub中H表示微带线基板厚度；Er表示基板相对介电常数；Mur表示相对磁导率；Cond表示相对电导率；Hu表示封装高度；T表示导体层厚度；TanD表示损耗角正切；Rough表示表面粗糙度；RRCplr中Subst表示参数由Msub1决定；F表示混合环中心频率；Z0表示四个端口传输线特性阻抗；Delta表示用于调谐的分支长度增加量（3）利用设计向导生成混合环原理图在画图区选中RRcoupler电路，并单击【DesignGuid】菜单中的【PassiveCirc

7、uit】,弹出对话框，在对话框中选择【MicrostripControlWindow】，单击OK，弹出【PassiveCircuitDesignGuid】,在窗口中选择【DesignAssistant】中的【Design】，系统将自动完成设计过程所得结果如下：（4）在微带线元件面板上选择MLIN、Term和Ground，4次插入原理图画图区。10在此电路图中插入微带线参数控件MSUB，和S参数仿真元件并设置如图所示参数：S参数扫描控件参数意思如下：Start=25GHz，表示频率扫描的起始频率为25GHz。Stop=40GHz，表示频率扫描的终止频

8、率为40GHz。Step=0.05GHz，表示频率扫描的频率间隔为0.05GHz。3.计算微带线参数W和L并完成最终原理图