文章目录

一、设计步骤
二、ADS建模及仿真优化
- ADS仿真原理图：
- ADS仿真结果
三、HFSS建模：
四、HFSS仿真结果:
- S11：
- S21~S51
- HFSS导出DXF
- Altium Designer导入DXF
五、实物图
六、实物测试
- S11 & S21 & phase（S21）
- S31
- S41
- S51
- 结果分析
七、作者有话说
- 欢迎转载，转载注明出处！

上篇文章对移相功分网络进行了理论分析，本节是将理论付诸实践进行验证。之前我们非常疑惑：能量输出至其余四端口是否是减少6dB？

1、如果矢网测试得到的S21~S51=-6dB,则可验证我们对S参数及驻波等的理解正确。（这里涉及到矢网测量的原理，不懂的话，可以查查资料，自行了解一下）

2、同时看看各端口的相位关系。

一、设计步骤

二、ADS建模及仿真优化

ADS中对各段微带线的长度和宽度我们都采用变量表示，主要是为了方便调谐（tuning）和优化（optimize）。

在前一篇文章中，我们已经标注了移相功分器各微带线的特性阻抗。可以采用SI9000（下图↓）进行阻抗计算，得到ADS中各微带线的初始宽度。

至于走线长度，可以根据介电常数进行推算。λ=λ₀/√ε_r

再利用：L=λ/4得到初始值。（很简单，不多说了 8_8 ）

ADS仿真原理图：

介质材料和变量定义如下：

参数优化目标如下：

完整的原理图：

来看看生成的layout：（主要是看看建模合不合理）

参数优化的过程，这里就省略了，因为太繁琐了。建议使用ADS 的tuning功能，这样可以看看参量变化，指标如何跟着变？变多少？

ADS仿真结果

结果：

1、S11= -18.6dB
2、S21~S51基本在-6.2dB附近
3、Phase（S21~S51）依次落后90°
仿真结果达到我们的预期。

三、HFSS建模：

建模的过程真是一把辛酸泪。

一定要使用参数化建模，一定要使用参数化建模，一定要使用参数化建模

建模的过程太繁琐了，这里直接给出建模后图形。

3D图

top视图

优化后的参数值：

为什么先用ADS进行仿真及优化，再用HFSS进行优化呢？

1、ADS仿真速度快，可以快速找到较优初始值；

2、使用ADS的tuning功能，可以看到每个参量改变对指标的影响以及变化趋势，为HFSS的优化提供依据。

四、HFSS仿真结果:

S11：

S21~S51

结果分析：
1、S21~S51基本在-6.5dB附近
2、相位依次滞后90°

HFSS导出DXF

步骤：modeler → export →选择.DXF

Altium Designer导入DXF

file → import →DXF/DWG →打开之前保存的.DXF文件。

注意修改单位，点击OK。

导入的时候可能会导入空气腔在XOY的投影，这里我们并不需要，删除一切多余的边框，仅仅留下移相功分网络。可以看到这里所有的平面都变成了线。在AD中可以使用覆铜命令得到。（这里不做过多介绍）

为了方便将线得到闭合的铜皮，有两个小tips分享一下：
捕捉命令：shift+E
任意角度走线命令：shift+空格
加上SMA端口，得到下图：

看看3D

五、实物图

实物图如图所示。微带走线部分最好进行开窗处理。但是为了便宜，选择嘉利创加工。嘉利创打样一般都是多板一起拼，所以没办法做裸板。

六、实物测试

实验是检验真理的唯一标准。

S11 & S21 & phase（S21）

S31

S41

S51

最后以表格形式总结一下参数。

结果分析

1、S11=-22.5dB （比较好）
2、传输系数S21~S51均在-6.5dB附近（还可以）
3、S21~S51的绝对相位偏离设计值还是很远的。
相对相差也不是90°，尤其是phaseS₅₁-phaseS₂₁偏的比较多。

绝对相位偏离设计值原因分析：
1、在HFSS中，SMA接头引入的相移并没有考虑进去；
2、port1还有一截短线也没有在HFSS中考虑；
3、介质材料ε_r并不是严格的4.2，会有所偏离；
4、绿油的影响：会改变ε_eff

其实，如果每个相位曲线的斜率一样，不用太在意相位的绝对值。但在这里，由于各条曲线斜率不同，所以需要在中心频点处进行优化。这是我做的不好的地方。

七、作者有话说

关于移相功分器的分享到这里结束了，希望对大家有帮助。如果有疑问、想法、建议、意见，欢迎私信或者评论区留言哦。

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